Цифровое тензометрическое устройство для многоканального измерения веса объектов

Цифровое тензометрическое устройство для многоканального измерения веса объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистическии

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВаИтВНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЬ ПЬСТВУ (iij877343 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)N. Кл.

С 01 С 3/làã

G 01 С 23/36 (22) Заявлено 27.08. 79 (21) 2811028/18-10 с присоединением заявки М— (23) П риоритетфВудорствеаньзИ кояатет

СССР ао двлви иэвбрвтеиий. и открытий

Опубликоваио30.10.81. Бюллетеив М 40

ll,ата опубликования описания 30.10.81 (53) УДК681. 269 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Д. Крупица и А. С. Сидоров

Всесоюзный проектно-конструкторский и научноисследовательский институт автоматизации пищевойпромышленности "Пищепромавтоматика" (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ВЕСА ОБЬЕКТОВ

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

Известны тензометрические весоизмерительные устройства, содержащие силоизмерительные тензодатчики, аналогоцифровой компенсатор, нуль-орган и источник питания (lg °

Такие устройства пе обеспечивают требуемой точности измерения из-за влияния реактивных элементов при сравнении сигнала тензодатчиков и сигнала ком10 пенсации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цифровое тензометрическое устройство для l j многоканального измерения веса объектов, содержащее комплекты тензодатчиков по числу каналов измерения, подключенные каждый к своему нуль-органу, состоящему из дифференциального сравнивающего элемента и фазочувствительного усилителя, выходы которых через схему И-ИЛИ, связанную со схемой управления, подключены к аналого-цифро2 вому автокомпенсатору; индивидуальные источники питания промышленной частоты, подключенные к комплектам тензодатчиков и аналого-цифровому автокомпенсатору, и узлы индикации ЕП.

Недостатком известного устройства является неудовлетворительная точность измерения. Это обусловлено тем, что сравниваемые сигналы — сигнал от тенФ зодатчиков и сигнал от автокомпенсатора — имеют фазовый сдвиг, зависящий от разницы реактивных сопротивлений трактов прохождения этих сигналов.

К тому же, источником несущей частоты является промышленная сеть, синусоидальное напряжение которой, как правило, содержит нелинейные искажения, определяемые, в основном, наличием третьей и пятой гармоник, которые, в свою очередь, имеют фазовые сдвиги, а поэтому полностью не компенсируются.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

877343 4

Поставленная цель достигается тем, 4то в каждый нуль-орган введены узел выравнивания фаэ сравниваемых сигналов, подключенный к дополнительным . входам дифференциального сравнивающе.го элемента, и активный режекторный фильтр третьей и пятой гармоник несущей частоты источников питания, включенный между дифференциальным . сравнивающим элементом и фазожувствительным усилителем, причем входы компенсации всех нуль-органов объединены и соединены с аналого-цифровым автокомпенсатором, выход которого соединен с.одними входами дополнительно введенных в устройство схем И, другие .входы которых соединены с выходами схемы управления, а выходы связаны с соответствующими узламй индикации.

Иа фиг..1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вариант выполнения нуль-органа; на фиг. 3 - амплитудно-частотная характеристика активного режекторного фильтра третьей и пятой гармоник..

Устройство (фиг. 1) содержит комплекты тензодатчиков 1, которые подключены к первым входам дифференциаль ных сравнивающих элементов 2, к дополнительным входам которых подсоединены узлы 3 выравнивания фаз. Выходы дифференциально-сравнивающих элементов 2 соединены со входами активных режекторных фильтров 4 третьей и пятой гар" моиик, выходы которь!х подключены к фазочувствительным усилителям 5.

Источники 6 переменного напряжения соединены с компйектами тензодатчикрв

1, осуществляя питание тензодатчиков напряжением несущей частоты и подавая опорное напряжение несущей частоты на

40 фазочуватнительные усилители 5, выхо ды которых через схему И,-ИЛИ 7 подклю..чены к аналого-цифровому автокомпен.сатору 8, который выдает. напряжение компенсации на вторые входы дифферен- циальных сравнивающих элементов 2.

Выходная информация аналого"цифрового автокомненсатора 8 поступает через ,схему И 9 на,узлы 10 индикации. Схема

11. управления соединена со входами схемы И-ИПИ 7 и со входами схем И 9, осуществляя управление ими дпя поочередного измерения массы объектов конт-, роля.

В варианте выполнения нуль-органа Ы ( фиг. 2) сравниваемые сигналы подаются на основные входы 12 дифференциального сравнивающего элемента 2, выполненного на базе операционного усилителя, к дополнительным входам 13 которого подсоединен узел 3 выравнивания фаз, выполненный на конденсаторе 14 и резисторе 15. Выход дифференциального сравнивающего элемента 2 соединен со входом активного режекторного фильтра 4, выполненного на резисторах

16, конденсаторах 17 и усилителе 18.

Выход фильтра 4 через разделительные конденсаторы 19 и 20 подключен к фазочувствительному усилителю 5, входы которого шунтированы ключами 21 и 22.

На выходе усилителя 5 подключен диод 23.

Устройство работает следующим образом.

Каждый комплект тензодатчиков 1 преобразует усилие, вызванное массой измеряемого объекта, в электрический сигнал переменного синусоидапьного напряжения с амплитудой, пропорциональной этой массе. Выходные сигналы комплектов тенэодатчиков 1 поступают на входы дифференциальных сравнивающих элементов 2 соответствующих нульорганов. На вторые входы (выходы компенсации) дифференциальных сравниваюащх элементов 2 всех нуль-органов подается напряжение компенсации с аналого-цифрового автокомпенсатора 8.

Воздействуя на резистор 15 узла Э можно сигнал сравнения с опережающей фазой (сигнал тензодатчиков либо напряжение компенсации) привести к фазе второго сигнала. Таким образом, если фазы сравниваемых сигналов (сигнал тензодатчнков и напряжение компенсации)совпадают, то при равенстве амплитуд этих сигналов на выходе дифференциального сравнивающего элемента

2 выходное напряжение отсутствует, а следовательно, должен отсутствовать сигнал и на выходе фаэочувствительного усилителя 5.

Однако из-за того, что сравниваемые сигнапы образованы из напряжения синусоидальной формы с некоторыми нелинейными искажениями, то на выходе элемента 2 возникает напряжение нескомпенсированных высших гармоник (в основном третьей и пятой), так как их фазы выравнять практически невозможно. Наличие этого напряжения на входе фаэочувствительного усилителя 5 в общем случае ие позволяет реализовать максимальную чувствительность нуль-органа, что сказывается на точности измерений. Поэтому выходное напряжение

5 877343 6 фф циального сравнивающего эле- эодатчиков и напряжение компенсации) то а 15 мента 2 поступает на вход активного, . н при помощи переменного резистора режекторного фильтра 4 третьей и пятой по минимальным показаниям результатов гармоник, который позволяет третью ч измерения добиваются совладения фаэ пятую гармоники, и на вход фазочувст- S сравниваемых сигнапов. вительного усилителя S поступает прак" . В процессе одного цикла измерения тически чистый сигнал несущей частоты, нуль-орган производит оценку резульсоответствующий результату сравнивания тата сравнения сигнала. тензодатчиков сигнала тензодатчиков н напряжения ком- по всем ступеням измерения напряжения

10 компенсации. Результирующий сигнал пенсацни. ов и на"

Когда напряжение компенсации боль- сравнения сигнала тензодатчик ше сигнала тензодатчиков фазочувстви- пряжения компенсации поступает с выхотельный усилитель 5 выдает сигнал пе- да элемента 2 на вход активного режеке са ии на схему И-ИПИ 7. торного фильтра 4, который очищает от т етьей и пяВыходы фазочувствительных усилите- И результирующий сигнал от третье и пялей 5 соединены с соответств и 5 с соответствующими |oO гармоник, что поясняется амплитудмы И-ИЛИ 7- .и в зависи- но-частотной характеристикой (фиг. 3), льти и мости от того, на какую ячейку подает- С выхода фильтра 4 результирующи ся- импульс разрешения схемы уп мы управления сигнал поступает на вход фазочувстви1l, на аналого-цифровой автокомпенса- .уа тельного усилителя 5. Если напряжение тор 8 проходят снгн

8 гнали перекомпенса- компенсации какой-либо ступени меньше цин фаэочувствительного усилителя 5 сигнала тензодатчиков, то на выходе

es льт и .сигнал совсоответствующего этой ячейке обьекта фильтра 4 р зу ирующи падает с фазой сравниваемых сигналов. измерения.

Напряжение компенсации, выдаваемое уу Этот сигнал через разделительные кон" денсаторы 19 и 20 поступает на входы на нуль-органы аналого-цифровым авто«омпенсатором 8, изменяется в процес- усилителя 5.

Ключи 21 и 22, управляемые опорным се измерения одного объекта ступенчато в определенном коде, и в зависимости напряженнем несущей частоты, работают ацит таким образом, что на время положительот выходных сигналов перекомпенсац;т соответствующего фазочувствительного ной полуволны результирующего сигнала, совпадающего по фазе со сравниваемыми я включенными те ступени, суммарное сигналами, ключ 21 разомкнут, а ключ напряжение которых равно величине сигпол волны, наоборот, ключ 2! замкнут, нала тензодатчиков данного объекта иэ- у а ключ 22 разомкнут. Таким образом, мерення. а неинве тнрую ий вход (+) усилителя автокомпен- 5 поступают положительные полуволны ступенях аналого-цифрового автокомпена а на инне тиса р 8, ато а 8 ото ражающая ре б зультат из- результирующего сигнала, а на инвер ующий вход (-) — отрицательные полу- . мерения, поступает в у нд зел 10 и ика- р волны. В результате на в х

° ыходе усилнчерез схему И 9, на соответствующую теля появляется н нм льс тельной .полярности, которое через диячейку которой также поступает импульс од 23 не проходит, т. е. нул— ль-орган разрешения ll схемы управления. Затем сигнала не выдает. импу р р льс аз ешения схемы Il управлелаши Если же напряжение компенсации ка» ния поступ ет дуюши а на сле уюшие ячейки бо ст пени больше сигнала тензо" схем -HJIH 7 н И 9,.н происходит.из- кой-лн о ступени о датчиков, то на выходе фильтра 4 ремеренне следующего объекта. ает с ааким об азом,1 благодаря включе ключ нию эультнрующий сигнал не совпад ф ого зой сравниваемых сигналов и, следовауэла 3 выравнивания фаз н активного зо ср ого нльт а 4 третьей и пя- тельно, на неннвертирующи вход режекторного фильтра третье и

5 поступают отрицательные той гармоник удается повыси ть точность усилителя много- полуволны, а на инвертир ующий вход (-) измерений н реализовать функцию мног— положительные полуволны. В результате точечностн измерений. е — на выходе нуль-органа появляется снг ив

Н ль-о ган (фиг. 2) работает следуул-р нал перекомпенсации отрицательной поющим образом. вхо 12 днфференциаль- лярности.

На основные входы

Изменяя полярность включения диода ного сравнивающег аю его элемента 2 подают23 н фазу опорного напряжения ключей ся сравниваемые сигналы (сигнал тен7

21 и 22 можно при необходимости получать сигналы перекомпенсации положительной полярности.

Экономическая эффективность исполь зования предлагаемого устройства saключается в повьппении точности измерения веса объектов.

87734 формула изобретения

10 Цифровое тензометрическое устройство для многоканального измерения веса объектов, содержащее комплекты тензодатчиков по числу каналов измерения, подключенные каждый к своему нуль-ор- 1з гану, состоящему из дифференциапьного сравнивающего элемента и фазочувствительного усилителя, выходы которых через схему И-ИЛИ, связанную с ..схемой управления, подключены к аналого- 2а цифровому автокомпенсатору; индивидуальные источники питания промышленной частоты, подключенные к комплектам тензодатчиков и аналого-цифровому asтокомпенсатору, .и узлы индикации, о т л и ч а ю щ е е с. я тем, что, с целью повышения точности, в каждый нуль-орган введены узел выравнивания фаэ сравниваемых сигналов, подключенный к дополнительным входам дифференциального сравнивающего элемента, и активный режекторный фильтр третьей и пятой гармоник несущей частоты источников питания, включенный между дифференциальным сравнивающим элементом и фаэочувствительным усилителем, причем входы компенсации всех нуль-органов объединены и соединены с аналогоцифровым автокомпенсатором, выход которого соединен с одними входами дополнительно ввепенных в устройство схем И, другие входы которых соединены с выходами схемы управления, а выходы связаны с соответствующими узлами индикации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Авторское свидетельство СССР

9 684326, кл. 6 01 G 23/26, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2474749/18-10, кл. 6 01 С 23/36, 1977 (пРототип .

877343

OJ я yy gy yy gled ЖУ 3И фи 410 7 9

Put. 8

Заказ 9599/64

Тираж 705 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"., r. Ужгород, ул. Проектная; 4

Составитель В. Ширщов

Редактор Л. Горбунова ТехредС.Иигчнова Корректор А. Ференц