Электронные цифровые весы

Электронные цифровые весы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсиин

Социапистичесииз

Республии

О П И С А Н И Е 932260

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 17. 11.80 (21) 3005102/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5I)M. Кл.

С 01 G 7/04

3Ъеударстинный квинтет

СССР во делен нзобретеннй в етерытнй

Опубликовано 30 ° 05. 82. Бюллетень ¹ 20 (53) УДК б81. 269 (088. 8) Дата опубликования описания 30 .05 .82 (72) Автор изобретения

С.A.Ýëüêèíä

Ленинградский весовой завод нГосмв р" (7l) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОННЫЕ ЦИФРОВЫЕ ВЕСЫ

Изобретение относится к весоиз- мерительной технике, конкретно к точным цифровым весам с электронным урав нов ешиванием, Известны весы, в которых регули

I ровка тока компенсационной катушки обеспечивается широтно-импульсным модулятором, который одновременно регулирует количество счетных импульсов,определякмцих результат измерения массы $1), Недостатком таких весов является сравнительно низкая точность измерения.

Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому являются электронные весы, содержащие подвешенные независимо эталонную и нагрузочную подвижные системы с компенсационными катушками находяшимися в воздушном зазоре магнитной системы, последовательно соединенные датчик положения, регулятор тока, компенсационную катушку эталонной подвижной системы, буфер и ключ, выход которого подключен к компенсационной катушке нагрузочной, подвижной системы, датчик положения соединенный с регулятором тока компенсационной

5 катушки нагрузочной подвижной системы, а также генератор соединенный

У с вентилем, и через делитель частоты с широтно-импульсным модулятором выход которого подключен ко второму

t0 входу ключа, и устройством преобразования частоты в код, второй вход которого подключен к выходу вентиля (2$.

Недостатком весов такого типа яв15 ляется сравнительно низкая точность измерения, обусловленная наличием пульсаций на выходе буфера.

Цель изобретения — повышение точности измерения массы.

Поставленная цель достигается тем, что в него введен интегратор тока, вход которого соединен с выходом ключа, а выход с управляюшим

3 93226 входом ыиротно †импульсно модулятора, причем второй конец компенсационной катушки нагрузочной подвижной системы включен на выход регулятора тока нагрузочной подвижной системы.

Кроме того электронный ключ содержит два диода, одноименные электроды которых объединены и к ним подключен выход буфера. fO

На фиг. 1 представлена электрическая схема электронных цифровых весов, на фиг. 2 — схема интerpaтора тока и электронного ключа.

Злектронные цифровые весы содержат нагруэочную подвижную систему 1 с компенсационной катушкой 2, эталонную подвижную систему 3 с компенсационной катушкой 4, магнитную систе- . му 5, датчик 6 ноложения и регулятор

7 тока нагрузочной подвижной системы, датчик 8 положения и регулятор 9 тока эталонной подвижной системы, буфер !

О, электронный ключ 11, интегратор

12 тока, генератор 13, делитель 14 ча-у5 стоты, широтно-импульсный модулятор

15, вентиль 16, устройство 17 преобразования частоты в цифровой код, состояцее из реверсивного счетчика 18, делителя 19 частоты, регистра 20 тары, регистра 21 результата, детектора 22 нуля, индикатора 23, кнопки

"Тара" 24.

Злектронный ключ 11 (фиг. 2) содержит два диода 25 и 26; интегратор

l2 тока содержит операционный усилитель 27, конденсатор 28, источник

29 смещения.

Весы работают следукнцим образом.

При наложении груза на грузоприемную чашку яагрузочной подвижной системы 1, последная охклоняется от исходного положения. Датчик 6 вырабатывает сигнал разбаланса, поступающий через катушку 2. Сила элек-<5 тромагнитного взаимодействия тока в катушке 2 с магнитным полем в воздушном зазоре магнитной системы 5 изменяется таким образом, чтобы вернуть подвижную систему в исходное 50 положение. После окончания переходного процесса система 1 находится в исходном положении1 а ток через катушку 2 пропорционален массе измеряемого груза и индукции в зазоре сис- 55 темы 5. .Лналогично контуру нагрузочной подвижной системы работает эталонный контур, состоящий из подвижО 4 ной системы 3 с катуыкой 4, датчика

8 полох<ения и регулятора 9.

Система 3 аналогично 1 находится в одном положении. Ток, проходящий через катушку 4, пропорционален массе подвижной системы 3 и индукции в зазоре системы 5. Масса эталонной подвижной, системы неизменна и отношение тока через катушку 2 к току через катушку 4 пропорционально измеряемой массе и не зависит от индукции в зазоре системы

М =к — ! н и (q) где М> - масса нагрузочной подвижной системы с измеряемым грузом, К вЂ,коэффициент преобразования устройства, который является постоянным для данных компенсационных катушек и данной массы эталонной подвижной системы с большой степенью точности

3Э вЂ” ток, протекающий через эталонную катушку 4;

Д„ — ток, протекающий через катушку 2.

Все остальные блоки весов с !О по

29 осуцествляют измерение отношения токов через катушку 2 к току через катушку 4 и отображение результата иа индикаторе 23.

Это измерение осуществляется следующим образом.

Конструкция весов такова, что ток последовательно соециненных эталонной катушки 4 и буфера 10 больше максимально. возможного тока нагрузочной катушки 2 и в течение времени открытого состояния ключа

11 в интегратор 12 втекает разностный ток катушки 4 и катушки 2. Во. время закрытого состояния ключа

11 из интегратора 12 вытекает ток катушки 2.

Интегратор !2 обладает низким .входным сопротивлением по переменному току, что обеспечивает постоянство напряжения на его входе за период работы ключа 11. Выходной сигнал интегратора 12 зависит от среднего значения его входного тока.

В соответствии с этим сигналом модулятор !5 меняет скважность сигнала на управляющем входе ключа 11 (период выходного сигнала модулятора 15 определяется периодом сиг32260

5 9 нала на выходе делителя 14 частоты) .

Б установившемся режиме работы напряжение на входе интегратора 12 ос та ется п ос т оя нным и об есп ечивается равенство нулю его среднего входного тока (:! -3„). -3„(Т-i) О, (2) и где — время открытого состояния ключа 11;

Т вЂ” период работы ключа 11.

В результате подстановки значения иэ формулы (21 в формулу (1), последняя принимает вид

М„=К-ò (3)

Таким образом, с помощью блоков

I1, 12 и 15 измерение массы сведено к изменению отношение с /Т, что осуществляется блоками 13, 14, 16

1j.

Эталонный контур (подвижная система 3, датчик 8, регулятор 9, компенсационная катушка 4, буфер 10) фактически отделено от нагрузочно.го контура (подвижная система 1, датчик 6, регулятор 7, компенсационная катушка 2) интегратором !2 тока, на входе которого поддерживает1 ся постоянное напряженые при работе модулятора 15. Это исключает погрешность нелинейности весов, вызываемую пульсациями напряжения на выходе ключа ll и, следовательно, тока в цепи эталонного контура. Исключена необходимость конденсатора большой емкости, включаемого параллельно компенсационной катушке 2.

n È

Измерение отношения с/ осуществляется следующим образом .

Вентиль 16 управляется выходным сигналом модулятора 15 и пропускает импульсы генератора

13 в течение времени на вход устройства 17. Входные импульсы устройства

17 пересчитываются реверсивным счетчиком 18.

Значение кода в счетчике 18 в конце цикла измерения соответственно массе измеряемого груза. Цикл измерения содержит несколько периодов работы модулятора !5 и определяется емкостью делителя 19 частоты, вход которого соединен с выходом делителя

14 частоты. Для учета постоянной нагрузки и веса тары производится два измерения. Первое измерение производится при нажатии кнопки "Тара"

24. При взвешевании измеряемого гру-. эа, в начале цикла измерения, задним фронтом импульса с выхода делителя

19,частоты код иэ регистра 20 переписывается в счетчик 18, и последний включается в режим вычитания ° При установке нуля в счетчике 18, детектор 22 нуля переключает его в режим сумгжрования. По переднему фронту импульса с выхода делителя 19 код, накопленный в счетчике 18, равный полному весу груза минус вес тары, переписывается в регистр 21 результата и индицируется индикатором 23.

После этого начинается новый цикл измерения.

Интегратор тока 12 представляет собой (фпг. 2) операционный усилитель

27, охваченный отрицательной обратной связью по переменному току через конденсатор 28. Выходное напряжение интегратора 12 равно напряжению на конденсаторе 28, т.е. пропорционально интегралу входного тока и, как описано выше, управляет скважностью выходного сигнала модулятора 15.

Электронный ключ 11 может быть выполнен на различных типах полупроводниковых приборов (например, на биполярных транзисторах, ИОП-приборах).Существенное повышение точности достигается при применении ключа на двух диодах..К выходу буФера 10 диоды могут быть присоединены как оба катодами, так и оба анодами.

На фиг. 2 приведена схема соединения двух диодов 25 и 26 с выходом буфера 10. На неинвертирукщий вход (+) усилителя 27 подано напряжение с источника 29 смещения. Уровень этого напряжения выбирается в соответствии с уровнем переключения вентиля 16 из включенного состояния в выключенное и обратно. Усилитель 27 поддерживает на инвертирующем входе (-!напряжение, равное напряжению источника 29 смещения. При высоком уровне напряжения на выходе модулятора 15 диод 25 закрыт и выходной ток буфера 10 протекает через диод 26 на вход интегратора 12. При низком уровне напряжения на выходе модулятора 15 диод 26 закрыт и диод 25 открыт. Точность весов повышается за счет того, что переключение ключа 11 .и вентиля

16 обеспечивается одновременно на обоих фронтах выходного импульса модулятора 15.

Введение в весах интегратора тока и новых связей повьппаеъ точность ве9322 сов, где фактически реализовано разделение эталонного контура, вырабатывающего опорный ток, от нагрузочного (подвижная система, датчик положения, регулятор тока, компенсационная катушка) и от цифровой части весов интегратором тока, поддерживающим на своем входе постоянное напряжение

\ при работе широтно-импульсного модулятора. В результате устранена погреш-10 ность нелинейности весов, вызываемая пульсациями напряжения на входе электронного ключа, и следовательно, тока в цепи эталонного контура. Исключен необходимый в прототипе кон- И денсатор большой емкости, включенный параллельно компенсационной катушке,нагруэочной подвижной систеыл, и, соответственно, исключена составляющая погрешность весов за счет 20 его тока утечки и потерь на поляриэ ацию.

Формула изобретения

I Электронные цифровые весы, содержащие подвешенные независимо эталонную и нагруэочную подвижные системы с компенсационными катушками, находящимися в воздушном зазоре магнитной системы, последовательно соединенные датчик положения, регулятор тока, компенсационную катушку эта60 8 лонной подвижной системы, буфер и ключ, выход которого подключен к компенсационной катушке нагрузочной подвижной системы, датчик положения, соединенный с регулятором тока компенсационной катушки нагрузочной подвижной системы, а также генератор, .соединенный с вентилем и через делитель частоты с широтно-импульсным модулятором, выход которого подключен к входу ключа, и устройство преобразования частоты в код, второй вход которого подключен к выходу вентиля, о т л и ч а и ц и е с я тем, что, с цепью повышения точности измерения массы, в него введен интегратор тока, вход которого соединен с выходом ключа, а выход — с управляющим входом широтноимпульсного модулятора, причем второй конец компенсационной катушки нагрузочной подвижной системы включен на выход регулятора тока нагрузочной подвижной системы.

2. Весы по и. 1, отличаю— щ и е с я тем, что электронный ключ выполнен в виде двух диодов, одноименные электроды которых объединены и к ним подключен выход буфера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Revue de Hetrologie Practigue

et Legabe, 1975, 1;- 5.

2, .Патент США - 3786883, кл. G 01 G 7/04, 1976 (прототип).