Цифровое измерительное устройство для тензометрических весов

Цифровое измерительное устройство для тензометрических весов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Саюз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТРРСКОМУ СВ ЕТИЛЬСТВУ

< 789685 (61) Дополммтельиое к авт. свмд-ву (22) Заявлено 040978 (21) 2661104/18-10 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 231280. бюллетень Йо 47 (51)м. Кл,3

G G 23/36

ГосуАарствениый комитет

СССР ио яелам изобретений и открытий (53) УДК! 681. 269 (088.8) Дата опубликования описания 231280

1 C

A.Ä. Крупица и В.В. Шепетов

I ! з

Всесоюзный проектно-конструкторскнй н Ннунко- / исследовательский институт автоматизации пищевой промышленности "Пищепромавтоматика" (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОИСТВО

ДЛЯ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕСОВ

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к цифровым измерительным устройствам тензометрических весов.

Известны цифровые измерительные 5 тензовесы, содержащие силонэмерительные тенэодатчики, следящий аналого-цифровой преобразователь с узлом сравнения, регистрирующий прибор, источник питания и блок управ- 10 ления 1).

Эти устройства не обеспечивают необходимую точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 15 цифровое измерительное устройство для тензометрических весов, содержащее тензодатчики и аналого-цифровой компенсатор, подключенные к элементу сравнения нуль-органа с операци- 20 онным усилителем и разделительными конденсаторами, связанного с анализатором выходных сигналов, узел управления и источник переменного напряжения (2) .

В нуль-органе этого устройства происходит поочередный разряд конденсаторов через транзисторные ключи на землю в течение полупериода несущей частоты. Поскольку время переход-30 ного процесса составляет полупериод несущей частоты, существует промежуток времени, когда нуль-орган неправильно оценивает сигнал тензодатчиков, что приводит к неудовлетворительной точности.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в нуль-орган устройства введены два ключа, выполненные на полевых транзисторах, причем полевые транзисторы подключены параллельно входам операционного усилителя, которые через разделительные конденсаторы соединены с выходом элемента сравнения, IlpH этом затворы полевых транзисторов подключены к разным фазам источника переменного напряжения.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — графики, поясняющие его работу.

Устройство содержит элемент 1 сравнения, к одному входу которого подключен выход тенэометрических датчиков 2, а ко второму — выход автокомпенсатора 3. Выход элемента 1 подключен через разделительные конl денсаторы 4 и 5 ко входам операционного усилителя 6, параллельно кото789685

ым подсоединены ключи 7, 8 на поле-

ых транзисторах, затворы которых подключены к разным фазам источника

9 питания. Выход операционного усилителя 6 подключен к анализатору 10 выходных сигналов, который управляет работой антокомпенсатора 3. Узел .11 управления задает ритм работы устройства, синхронный с частотой источника 9 питания.

Устройство работает следующим об разом.

Тензометрические датчики 2 преобразуют массу взвешиваемого объекта в напряжение несущей частоты 0 * (фиг. 2, строка 1), которое поступает на вход элемента 1 сравнения. При f5 подаче команды "Пуск" узел 11 управления вырабатывает импульсы с длительностью, равной четырем периодам несущей частоты 0„ (фиг. 2, строка

%) начало и конец которых совпадает Щ с моментами перехода синусоиды несущей частоты через нулевые значения.

Эти импульсы управляют последонательностью и длительностью включения ступеней антокомпенсатора 3, выполненных с весовыми коэффициентами 2-42-1.

Таким образом, на второй вход эле- мента 1 подается ступенчатое напряжение 0 „, в каждой ступени которого содержится четыре периода синусоиды несущей частоты (<)fr. 2, строка 3).

В процессе работы в результате сравнения напряжения тензометрических датчикбв 0 > с напряжением каждой ступени антокомпенсатора 3 0к, дифференциальный элемент 1 сравнения выдает ступенчатое результирующее напряжение Ор. (фиг. 2, строка 4), фаза которого н отдельных ступенях совпадает с фазой того из сравниваемых на- 4О пряжений, на выходе у которого абсолютное значение больше.

Параллельно входам операционного усилителя 6 подсоединены два ключа ,на полевых транзисторах 7 и 8, на затворы которых подаются протинофазные синусоидальные напряжения соот ветственно 0 Р (фиг. 2, строка 5) и 0 (фиг. 2, строка б), поступающее от источника 9 питания. Источник

9 питания несущей частоты представляет собой промышленную сеть частотой 50 Гц (т.е. все узлы устройства работают синхронно с частотой 50 Гц), что значительно упрощает схемную реализацию и работу.

Так как полевые транзисторы 7 и

8 закрываются отрицательным напряжением, когда оно превысит напряжение отсечки hU, тб ключи 7 и 8 закрываются и открываются поочередно на вре- 40 мя,, причем в течение времени а с они открыты оба. Промежуток времени совпадает с моментом перехода синусоиды несущей частоты через ноль (фиг. 2, строки 5 и б). Величина про- 65 межутка времени дt, н течение котороro оба ключа 7 и 8 открыты, зависиТ от напряжения отсечки aU транзистора (его типа) н амплитуд упранляющих напряжений 0 „и 0 „» . Оптимальное значение промежутка gt выбирается (0,5-1) 10 с для несущей частоты

50 Гц.

Вследствие такой поочередной работы ключей 7, 8 операционный усилитель б приобретает фазочувствительные свойства, т.е. способность определить фазу результирующего напряжения Up которое поступает на усилитель. б через разделительные конденсаторы 4 и 5.

В промежутки времени t входы операционного усилителя б закорочены на землю и на его выходе имеется положительное или отрицательное напряжение н зависимости от знака смещения нуля операционного усилителя 6, На фиг. 1 (строка 7) в промежутки времени ас на выходе усилителя б имеется положительное напряжение U .

Напряжение 0 принципиального значения для работы устройства не име-. ет, поскольку оценка результирующего напряжения Up происходит н промежутки времени, при этом Upt поступает то на один, то на другой вход операционного усилителя б в зависимости от того, какой из ключей открыт в течение

В зависимости от соотношений фаз напряжений Up,, 0у„р, 0у„ на выходе операционного усилителя б будет положительное.или отрицательное напряжение. Таким образом, для одной фазы 0р,на выходе операционного усилителя б будет положительное напряжение и промежутке, а для другой отрицательное. Так в первой ступени

U > U и фаза результирующего напряжения Upi (фиг.2, строка 4) совпадет с фазой 0 и 0рр.g а на выходе усилителя имеется отрицательное напряжение 0 „ (фиг. 2, строка 7).

В этом случае первая ступень автокоменсатора остается включенной и с включением второй ступени с сигналом U уже сравнивается суммарных сигнал Ug + Ug .- Так как Ut <0 +

Ющ, то результирующее напряжение

0<< не сонпадает с фазой 0 „Р и на ныходе операционного усилителя 6 в промежутки, будет полодительное напряжение U . (фиг. 2, строка 7).

Эти выходные сигналы поступают на выход айализатора 10 выходных сигна;лов, где производится качественная и количественная оценка выходных сигналов операционного усилителя 6.,.

Качественная оценка производится методом стробирования выходных сигналов усилителя б в промежутке t,а количественная — счетом одноименных оценок в эти же промежутки времени, т,е. если за время включения одной

789685

-ступени (8 полуволн) будет больше, чем, например, пять отрицательных напряжений О s промежутках t,,то анализатор оставляет включенной сту-. пень автокомпенсатора, а в противном случае отключает соответствующую ступень. Таким образом, анализатор

10 повышает достоверность оценки результатов сравнения сигналов О д и U<, особенно в случае, когда U> приближается или сравнимо с уровнем шума и наводок в тракте нуль-органа.

Наличие разделительных конденсаторов 4 и 5 обусловливает переходной процесс в нуль"органе в моменты переключения ступеней автокомпенсатора. Например, возможный перепад

Up, п@и соответствующих ситуациях может достигать значений от единиц вольт до единиц мкВ,. т.е. составляет 10 . Очевидно, что такой переходной процесс может длиться очень долго и возможны большие ошибки при измерении.

При работе устройства существуют промежутки времени 4t, которые совпадают с переходом через нуль синусоиды несущей частоты и моментом переключения ступеней автокомпенсатора. Таким образом, в момент большого перепада Upi ключи на полевых транзисторах открыты и конденсаторы 4 и

5 разряжаются на землю, благодаря чему устраняется переходный процесс, т.е. принципиально оценка Оу(,возможна каждый полупериод несущей частоты, так как подготовка (разряд емкостей) нуль-органа к оценке Ор .происходит каждый раз, когда синусоида несущей частоты проходит через ноль.

Емкости конденсаторов 4 и 5 и выходное сопротивление элемента 1, с учетом сопротивления открытых ключей

7, 8 выбираются такими, чтобы пере:ходной процесс закончился эа время

4t °

Точность измерения по сравнению с известным возрастает эа счет того, что оценку можно производить сразу же после переключения ступени автокомпенсатора для самой неблагоприятной ситуации, т.е. практически переходного процесса нет, так как он перенесен в момент перехода через ноль синусоиды несущей частоты, и время переходного процесса составляет

bt (0,5-() 10 с.

Формула изобретения

Цифровое измерительное устройство для тенэометрических весов, содержащее тензодатчики и аналого-цифровой компенсатор, подключенные к

;р элементу сравнения нуль-органа с операционным усилителем и разделительными конденсаторами, связанного с анализатором выходных сигналов,узел управления и источник переменного на 5 пряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в нуль-орган введены два ключа, выполненные на полевых транзисторах, причем полевые транзисторы подключены параллельно входам операционного усилителя, которые через разделительные конденсаторы соединены с выходом сравнивакщего элемента, при этом затворы полевых транзисторов подключены к разным фазам источника переменного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 608061, кл. G 01 G 23/36, 1976.

40 2. Авторское свидетельство СССР

Р 599166, кл. G 01 G 23/36.