устройство для проведения взвешивания
Классы МПК: | G01G19/413 при помощи электромеханических или электронных вычислительных средств |
Автор(ы): | Терехов А.С., Бахус А.О. |
Патентообладатель(и): | Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им. Ленинского комсомола |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-11-04 публикация патента:
10.11.1996 |
Использование: автоматические и автоматизированные системы различных областей народного хозяйства. Сущность изобретения: весы содержат рычаг 1 в виде коромысла с ферромагнитным выступом 2, имеющего возможность вращаться на опоре. Второй конец коромысла механически связан с генератором 6. Электронная часть устройства содержит также кварцевый генератор 7, две схемы И 8 и 9, триггер 10, два счетчика импульсов 11 и 12, блок схем И 13 по числу выходов счетчика 11 с одним общим входом "открытия" всех входящих в него схем И, коммутатор 14, схему ИЛИ 15, троичный счетчик-распределитель 16 и спецвычислитель 17. 6 - 8 - 11 - 13 - 17, 7 - 9 - 12 - 15 - 16, 8 - 9 - 10 - 16, 11 - 14 - 13, 13 - 16. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Устройство для проведения взвешивания, включающее в себя рычаг, на котором размещена измеряемая масса и который соединен с генератором и имеет ферромагнитный выступ, примыкающий к сердечнику электромагнита, отличающееся тем, что в него дополнительно введены кварцевый генератор, триггер, две схемы И, первый и второй счетчики, счетчик-распределитель, коммутатор, схема ИЛИ, блок схем И по числу выходов первого счетчика и спецвычислитель, причем выходы генератора и кварцевого генератора соединены с первыми входами первой и второй схем И соответственно, вторые входы которых связаны с выходом триггера, вход первого счетчика соединен с выходом первой схемы И, а каждый его выход связан с первыми входами блока схем И, который связан своими выходами со спецвычислителем, вход второго счетчика соединен с выходом второй схемы И и три его выхода связаны с входами схемы ИЛИ, выход которой соединен с входом счетчика-распределителя, первым контактом коммутатора и вторым общим входом блока схем И, второй контакт коммутатора связан с входами сброса первого и второго счетчиков и первым входом триггера, а также с цепью разрыва питания силового электромагнита, а выход счетчика-распределителя соединен со своим входом сброса, со спецвычислителем, вторым входом триггера и с цепью подачи питания электромагнита.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области весоизмерительной техники и может быть использовано для проведения оперативных, широкодиапазонных измерений массы в различных отраслях народного хозяйства (например, в конвейерных линиях в производстве, в торговле и т.д.). Известно устройство для измерения массы, представляющее собой рычаг, на одном плече которого размещается измеряемая масса, на другом гири [1] Устройству присуща невысокая точность и большая длительность измерений, обусловленная временем успокоения рычага. Другим известным и наиболее близким к заявленному является устройство для измерения массы с автоматическим уравновешиванием рычажных весов на основе регулятора автоматического типа [2] Оно содержит рычаг, выполненный в виде коромысла, преобразователь перемещений рычага, усилитель, двигатель, с валом которого связан ползунок реохорда. Данному устройству присуще невысокое быстродействие, поскольку для снятия показаний о результате измерения необходимо ждать окончания переходного процесса движения рычага. Цель изобретения повышение быстродействия измерения. Она достигается за счет того, что устройство для измерения массы, содержащее рычаг, на котором размещена измеряемая масса и который соединен с генератором и имеет ферромагнитный выступ, примыкающий к сердечнику электромагнита снабжено дополнительно кварцевым генератором, триггером, двумя схемами И, первым и вторым счетчиком, счетчиком-распределителем, коммутатором, схемой ИЛИ, блоком схем И по числу выходов первого счетчика и спецвычислителем, причем, выходы генераторов соединены с первыми входами первой и второй схемами И, вторые входы которых связаны с выходом триггера, вход первого счетчика соединен с выходом первой схемы И, а каждый его выход связан с первым входом одной из совокупности блока схем И, который связан своими выходами со спецвычислителем, вход второго счетчика соединен с выходом второй схемы И, и три его выхода связаны со входами схемы ИЛИ, выход которой соединен со входом счетчика-распределителя, первым контактом коммутатора и общим (вторым) входом блока схем И, а второй контакт коммутатора связан со входами сброса первого и второго счетчиков и первым входом триггера, а также с целью разрыва питания силового электромагнита и выход счетчика распределителя соединен со своим входом сброса, со спецвычислителем, вторым входом триггера и с целью подачи питания электромагнита. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: кварцевого генератора, триггера, двумя схемами И, тремя счетчиками, коммутатором, схемой ИЛИ, блоком схем И. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные выше блоки широко известны [3]Однако, при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство для измерения массы вышеуказанные блоки проявляют новые свойства, что приводит к повышению быстродействия измерения массы. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия". Схема предлагаемого устройства приведена на фиг.1. Весы содержат подвижную систему, состоящую из рычага 1 в виде коромысла с ферромагнитным выступом 2. На одном конце коромысла размещается измеряемая масса 3. В исходном положении ферромагнитный выступ 2 притянут к сердечнику электромагнита 4. Коромысло имеет возможность вращаться на опоре 5. Второй конец коромысла механически связан с генератором 6. Электронная часть устройства, кроме генератора 6, содержит кварцевый генератор 7, две схемы И8 и И9, триггер 10, два счетчика импульсов 11 и 12, блок схем И13 по числу выходов счетчика 11 с одним общим входом "открытия" всех входящих в него схем И, коммутатор 14, схему ИЛИ 15, троичный счетчик распределитель 16 и спецвычислитель 17. Выход генератора 6 соединен с первым входом схемы И8. Выход кварцевого генератора 7 связан с первым входом схемы И9, выход которой соединен со входом счетчика 12, подключенного тремя своими выходами к входам схемы ИЛИ 15, связанной выходом со входом счетчика 16, блоком схем И13 и коммутатором 14. Вторые входы схем И8 И9 соединены с триггером 10, первый вход для сигналов запуска которого связан со входами сброса счетчиков 11 и 12, коммутатором 14 и с целью разрыва питания силового электромагнита 4. Выход счетчика 16 соединен со своим входом сброса, со вторым входом триггера 10, со спецвычислителем 17 и с целью подачи питания на электромагнит 4. Выход схемы И8 подключен ко входу счетчика 11, каждый выход которого соединен с первым входом одной из схем блока И13, и каждый выход входящих в него схем И связан со спецвычислителем 17. Вначале ферромагнитный выступ 2 рычага 1 притянут к сердечнику электромагнита 4, на который подается питание ввиду присутствия на нем сигнала "исходное положение". Триггер находится в нулевом состоянии и держит закрытыми схемы И8 и И9 не допуская заполнения счетчиков импульсами от генераторов. Сигнал о приведении системы в исходное состояние может быть подан либо от внешнего источника прерывания работы устройства, либо может "остаться" на триггере после окончания предыдущего измерительного цикла. Все элементы и узлы устройства являются широко известными и описаны в популярной научно-технической литературе, например [3] Роль спецвычислителя может выполнять ЭВМ любого типа. Генератор 6 с изменяемой частотой в зависимости от углового положения коромысла, менять которую можно индуктивным или емкостным способом, изменяя соответственно индуктивность и емкость выходного контура обычного автогенератора, либо посредством движения ферромагнитного сердечника в катушке контура, либо изменяя положение пластин переменного конденсатора в том же выходном контуре. Устройство может работать в двух режимах: с последовательным заданием временных интервалов
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
Ni= fкг
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068002/183.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068006/964.gif)
где fкг чистота кварцевого генератора. В спецвычислитель подаются последовательно три кода, соответствующих значениям интегралов Ii, где реализуется алгоритм нахождения оценки измеряемой массы. Математическая запись этого алгоритма зависит от вида рычага, места размещения измеряемой массы и других характеристик, влияющих на величину момента инерции
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068987/2068987-2t.gif)
В общем виде зависимость для нахождения массы можно записать как:
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068987/2068987-3t.gif)
где
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068987/2068987-4t.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068987/2068987-5t.gif)
То есть, зная отношение маятниковости подвижной системы к ее моменту инерции, находим непосредственно неизвестную массу. Для изображенного на фиг.1 рычага справедливы соотношения:
D D0 + ml m0l0 + ml (6)
I = Io+Im+m
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068174/961.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068174/961.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068174/961.gif)
где D0 маятниковость рычага (D0 m0l0),
m0 масса рычага,
l0 плечо силы тяжести рычага,
m измеряемая масса изделия,
l плечо силы тяжести измеряемой массы,
I0 момент инерции рычага,
Im момент инерции изделия относительно его центра масс,
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068174/961.gif)
ro радиус инерции рычага. Выбирая параметры I0 и
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068174/961.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068987/2068987-6t.gif)
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068987/2068987-7t.gif)
где g задаваемая относительная величина, не превышающая требуемой относительной погрешности измерения, получим из (6) и (7) зависимость
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068987/2068987-8t.gif)
из которой следует расчетное соотношение
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068987/2068987-9t.gif)
в котором величины Io, mo, lo, l,
![устройство для проведения взвешивания, патент № 2068987](/images/patents/404/2068174/961.gif)
Класс G01G19/413 при помощи электромеханических или электронных вычислительных средств
электронные весы - патент 2517793 (27.05.2014) | ![]() |
весы электротензометрические - патент 2186347 (27.07.2002) | |
автоматизированная весоизмерительная система - патент 2088895 (27.08.1997) | |
электронные весы - патент 2071039 (27.12.1996) | |
электронные весы - патент 2050528 (20.12.1995) |