RU2098774C1

RU2098774C1 - Loose material weigher

Info

Publication number: RU2098774C1
Application number: RU95115097A
Authority: RU
Inventors: В.И. Марсов; А.С. Клименко; Е.В. Марсова
Original assignee: Московский государственный автомобильно-дорожный институт (Технический университет)
Priority date: 1995-08-22
Filing date: 1995-08-22
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: weight measurement technology. SUBSTANCE: when material gets on belt of conveyor 2, the latter deflects and displaces moving part 15 of potentiometric transducer 16 and contactless pickups 17. At small deflections of conveyor voltage taken off potentiometric transducer 16 is supplied to inputs 23, 24 of integrators 25 with contact 22 closed. Integrator 25 records mass of material for time of measurements performed by potentiometric transducer. In case of large deflections of conveyor, one of contactless pickup 17 operates. Relay 26 becomes energized, thereby opening contact 22. Motor 7 is started. It shifts compensating load 5 along screw 6. Conveyor 2 returns to horizontal position, and moving part 15 gets out of slot of one of contactless pickups 17. Relay 26 is deenergized. Its contact 22 gets closed, and electric circuit at input 23 of electronic integrator 25 is restored, and motor 7 becomes disconnected. Disc 8 moves in proportion to shift of load 5, and its speed changes. Toothed disc 9 secured to one axle with disc 8 enters slot of pickup 10. Number of pulses coming from disc 9 is summed by counter 11, and it is proportional to mass of material being on conveyor belt. Full mass of weighed material is equal to sum of readings of counter 11 and integrator 25. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области весоизмерительной техники, в частности к дозаторам сыпучих материалов непрерывного действия. The invention relates to the field of weighing equipment, in particular to dispensers of bulk materials of continuous action.

Известны дозаторы сыпучих материалов, содержащие питатель, маятниковый транспортер с приводом, управляемый системой слежения, и счетчик дозируемого материала (1). Недостатком известных устройств является то, что они не обеспечивают требуемую точность дозирования, так как изменение скорости ленты весового транспортера в процессе управления изменяет статистические характеристики истечения материала из питателя, на основе которых рассчитываются настроечные параметры системы. Known dosers of bulk materials containing a feeder, a pendulum conveyor with a drive, controlled by a tracking system, and a metering material (1). A disadvantage of the known devices is that they do not provide the required dosing accuracy, since changing the speed of the belt of the weighing conveyor during the control process changes the statistical characteristics of the outflow of material from the feeder, based on which the system settings are calculated.

Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является дозатор, система слежения которого выполнена в виде подвижного компенсирующего груза, кинематически связанного с диском счетчика и ведомым диском фрикциона, установленным с возможностью перемещения относительно ведущего диска, вращающегося со скоростью, пропорциональной скорости ленты транспортера. Суммирующий счетчик выдает информацию о массе отдозированного материала (2). The closest technical solution adopted as a prototype is a dispenser, the tracking system of which is made in the form of a movable compensating load kinematically connected with a counter disk and a driven friction clutch, mounted with the ability to move relative to the drive disk, rotating at a speed proportional to the speed of the conveyor belt. A totalizing counter provides information on the mass of the dosed material (2).

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности фиксировать малые отклонения массы на ленте весового конвейера, поскольку входящие в состав системы дискретные датчики крайнего положения весового транспортера обладают зоной нечувствительности и реагируют на отклонение ленты весового транспортера только при ее превышении. Стремление избавиться от этого недостатка путем уменьшения зоны нечувствительности приводит к возникновению незатухающих колебаний в системе и потере ею измерительных свойств. A disadvantage of the known device is the inability to fix small mass deviations on the belt of the weight conveyor, since the discrete sensors of the extreme position of the weight conveyor included in the system have a dead zone and respond to the deviation of the belt of the weight conveyor only when it is exceeded. The desire to get rid of this drawback by reducing the deadband leads to the appearance of undamped oscillations in the system and the loss of its measuring properties.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение точности измерения отдозированной массы материала. The technical problem solved by the invention is to increase the accuracy of measurement of the metered mass of material.

Решение указанной задачи достигается тем, что известный дозатор сыпучих материалов, содержащий питатель, маятниковый транспортер с приводом и системой слежения в виде подвижного компенсирующего груза, перемещаемого приводом по сигналам датчиков крайнего положения транспортера и счетчика дозированного материала, согласно изобретению, дополнительно снабжен датчиком потенциометрического типа, электронным интегратором, реле и тахогенератором, вращаемым приводом маятникового транспортера, при этом неподвижная часть потенциометрического датчика подключена к выходу тахогенератора, а подвижная - жестко связана с маятниковым транспортером и подключена к первому входу электронного интегратора, второй вход которого через нормально замкнутый контакт реле связан со средней точкой неподвижной части потенциометрического датчика. The solution to this problem is achieved by the fact that the known bulk material dispenser containing a feeder, a pendulum conveyor with a drive and a tracking system in the form of a moving compensating load, moved by the drive according to the signals of the sensors of the extreme position of the conveyor and the metering meter, according to the invention, is additionally equipped with a potentiometric type sensor, electronic integrator, relay and tachogenerator rotated by the drive of the pendulum conveyor, while the fixed part is potentiometric of the second sensor is connected to the output of the tachogenerator, and the movable one is rigidly connected to the pendulum conveyor and connected to the first input of the electronic integrator, the second input of which is connected through the normally closed relay contact to the midpoint of the fixed part of the potentiometric sensor.

Предлагаемый дозатор сыпучих материалов отличается от прототипа тем, что он дополнительно снабжен потенциометрическим датчиком, тахогенератором, реле и электронным интегратором, причем неподвижная часть потенциометрического датчика подключена к выходу тахогенератора, вращаемого приводом весового транспортера, а подвижная к первому входу электронного интегратора, второй вход которого через нормально замкнутый контакт реле, срабатывающего от выходного сигнала дискретных датчиков, электрически связан со средней точкой неподвижной части потенциометрического датчика, что обеспечивает подключение потенциометрического датчика к электронному интегратору при отклонениях весового транспортера, не превышающих зону нечувствительности датчиков крайнего положения, и отключение потенциометрического датчика при отклонениях весового транспортера, превышающих зону нечувствительности датчиков крайнего положения и приводящих к их срабатыванию. Таким образом, заявляемый дозатор соответствует критерию "новизна". The proposed bulk material dispenser differs from the prototype in that it is additionally equipped with a potentiometric sensor, a tachogenerator, a relay and an electronic integrator, the fixed part of the potentiometric sensor connected to the output of the tachogenerator rotated by the drive of the weight conveyor, and movable to the first input of the electronic integrator, the second input of which normally closed contact of the relay triggered by the output signal of the discrete sensors is electrically connected to the midpoint of the fixed h a potentiometric sensor, which ensures that the potentiometric sensor is connected to the electronic integrator when the weight conveyor deviations do not exceed the dead zone of the extreme position sensors, and the potentiometric sensor is turned off when the weight conveyor deviations exceed the dead zone of the extreme position sensors and lead to their operation. Thus, the inventive dispenser meets the criterion of "novelty."

В известных источниках информации, использованных для определения уровня техники, не описана совокупность заявляемых признаков, кроме этого, она не является очевидной, так как не следует непосредственно из уровня техники. На основании этого можно утверждать, что заявляемое техническое решение является новым и неочевидным, то есть соответствует критериям изобретения "новизна" и "технический уровень". При этом заявляемое техническое решение вполне осуществимо в промышленных условиях (см. чертеж). Следовательно, представленное устройство соответствует всем критериям изобретения. In the known sources of information used to determine the level of technology, the combination of the claimed features is not described, in addition, it is not obvious, since it does not follow directly from the prior art. Based on this, it can be argued that the claimed technical solution is new and non-obvious, that is, meets the criteria of the invention of "novelty" and "technical level". In this case, the claimed technical solution is quite feasible in an industrial environment (see drawing). Therefore, the presented device meets all the criteria of the invention.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

Дозаторы непрерывного действия являются системами автоматического регулирования расхода, и поэтому их качественные характеристики должны оцениваться исходя из положения, принятого в теории управления. Ошибка дозирования определяет интеграл вида ΔG = ∫ΔQdt, где ΔQ отклонение производительности дозатора от заданного значения, и называется в теории управления линейной интегральной оценкой I₁, величина которой обратно пропорциональна коэффициенту усиления системы K. Чем больше K, тем меньше I₁. Бесконтактные датчики дискретного действия на схеме прототипа (2) образуют нелинейный элемент с релейной характеристикой, обладающей зоной нечувствительности. В таких системах возможности увеличения коэффициента усиления ограничены, так как это ведет к возникновению автоколебаний. Расширить область устойчивых процессов в системе можно за счет увеличения зоны нечувствительности нелинейного элемента. Однако это ведет к возрастанию нескомпенсированной погрешности регулирования, то есть ошибки дозирования. Уменьшение зоны нечувствительности в свою очередь приводит к возникновению автоколебаний уже при малых значениях. Замена в системе слежения нелинейного элемента в виде бесконтактных дискретных датчиков линейным датчиком, например, потенциометрического типа с линейной статической характеристикой не дает повышения точности измерения массы, так как частота малых по амплитуде высокочастотных колебаний весового транспортера, вызванная малыми отклонениями массы материала на ленте, находится за частотой среза системы, то есть нечувствительности к воспроизведению высокочастотных колебаний, которые система практически не воспроизводит. При больших же отклонениях массы на ленте весового транспортера, когда для повышения точности необходимо высокое быстродействие системы, линейное управление менее эффективно, чем релейное. Поэтому для повышения точности дозирования необходимо, чтобы малые отклонения массы на ленте весового транспортера измерялись линейным датчиком без включения системы слежения, а при больших при включении двигателя перемещения компенсирующего груза и отключенном линейном датчике измерения малых отклонений.Continuous dispensers are automatic flow control systems, and therefore their quality characteristics should be evaluated based on the position adopted in control theory. The dosing error determines an integral of the form ΔG = ∫ΔQdt, where ΔQ is the deviation of the dispenser productivity from the given value, and is called in the control theory a linear integral estimate I ₁ , the value of which is inversely proportional to the gain of the system K. The larger K, the smaller I ₁ . Discrete proximity sensors on the prototype circuit (2) form a nonlinear element with a relay characteristic having a deadband. In such systems, the possibilities of increasing the gain are limited, since this leads to the appearance of self-oscillations. The range of stable processes in the system can be expanded by increasing the deadband of a nonlinear element. However, this leads to an increase in uncompensated control error, i.e., dosing error. A decrease in the dead band, in turn, leads to the appearance of self-oscillations even at small values. Replacing a nonlinear element in the form of contactless discrete sensors in the tracking system with a linear sensor, for example, a potentiometric type with a linear static characteristic, does not increase the accuracy of mass measurement, since the frequency of small-amplitude high-frequency oscillations of the weight conveyor, caused by small deviations of the mass of material on the tape, is the cutoff frequency of the system, that is, insensitivity to the reproduction of high-frequency oscillations, which the system practically does not reproduce. With large deviations of the mass on the belt of the weight conveyor, when to increase the accuracy high speed of the system is necessary, linear control is less effective than relay control. Therefore, to increase the accuracy of dosing, it is necessary that small deviations of the mass on the belt of the weighing conveyor be measured by a linear sensor without turning on the tracking system, and when the compensating load moves large when the engine is turned on and the linear deviation measurement sensor is turned off.

На чертеже показана схема описанного дозатора. Точками a и b обозначены одноименные точки подключения неподвижной части потенциометрического датчика к тахогенератору. The drawing shows a diagram of the described dispenser. Points a and b denote the same name connecting the fixed part of the potentiometric sensor to the tachogenerator.

Дозатор содержит питающее устройство 1, ленточный весовой транспортер 2, установленный на оси качания 3. На одном конце ленточного транспортера установлена система слежения 4 за массой материала, находящегося на ленте. Она состоит из компенсирующего груза 5, выполненного с возможностью перемещения по винту 6 от двигателя 7 и кинематически связанного с ведомым фрикционным диском 8, на вращающейся оси которого жестко закреплен зубчатый диск 9, зубцы которого входят в прорезь бесконтактного датчика 10. Пропорционально числу прошедших зубцов датчик передает сигнал на счетчик импульсов 11. Ведущий фрикционный диск 12 вращается с постоянной скоростью двигателя 13 и касается в точке 14 ведомого фрикционного диска 8. Подвижная часть 15 потенциометрического датчика 16 и бесконтактных датчиков крайнего положения 17 жестко связана с весовым транспортером. Неподвижная часть 18 потенциометрического датчика 16 со средней точкой 19 электрически связана с тахогенератором 20 и запитывается его напряжением. Тахогенератор вращается приводом транспортера 21 и вырабатывает напряжение U_т, пропорциональное скорости ленты U_л весового транспортера: U_т=K_тU_л. Выходной сигнал потенциометрического датчика 16 между его средней точкой 19 и подвижной частью 15 через нормально замкнутый контакт 22 подается на входы 23, 24 интегратора 25. Выходной сигнал бесконтактных датчиков 17 подается на реле 26, которое при срабатывании размыкает свой нормально замкнутый контакт 22 и включает двигатель 7.The dispenser contains a feeding device 1, a belt weight conveyor 2, mounted on the swing axis 3. At one end of the belt conveyor, a tracking system 4 is installed to track the mass of material on the belt. It consists of a compensating load 5, made with the possibility of moving along the screw 6 from the engine 7 and kinematically connected with the driven friction disk 8, on the rotating axis of which a gear disk 9 is fixed, the teeth of which are included in the slot of the proximity sensor 10. Proportional to the number of teeth passed the sensor transmits a signal to the pulse counter 11. The leading friction disk 12 rotates at a constant speed of the engine 13 and touches at point 14 of the driven friction disk 8. The movable part 15 of the potentiometric sensor 16 proximity sensors extreme position 17 is rigidly connected with the weighing conveyor. The fixed part 18 of the potentiometric sensor 16 with the midpoint 19 is electrically connected to the tachogenerator 20 and is powered by its voltage. The tachogenerator rotates by the drive of the conveyor 21 and generates a voltage U _t proportional to the belt speed U _{l of the} weight conveyor: U _t = K _t U _l . The output signal of the potentiometric sensor 16 between its midpoint 19 and the movable part 15 is supplied through the normally closed contact 22 to the inputs 23, 24 of the integrator 25. The output signal of the non-contact sensors 17 is supplied to the relay 26, which, when activated, opens its normally closed contact 22 and turns on the motor 7.

Дозатор работает следующим образом. The dispenser works as follows.

При поступлении материала из питающего устройства 1 на движущуюся с постоянной скоростью ленту весового транспортера 2 нагруженный массой материала 6 его конец отклоняется от горизонтали, перемещая подвижную часть 15 потенциометрического датчика 16 и бесконтактных датчиков 17. Upon receipt of the material from the feed device 1 to the belt of the weight conveyor 2 moving at a constant speed, loaded with a mass of material 6, its end deviates from the horizontal, moving the movable part 15 of the potentiometric sensor 16 and the proximity sensors 17.

При отклонениях транспортера, меньших зоны нечувствительности бесконтактных датчиков крайнего положения 17, напряжение U_п, снимаемое с потенциометрического датчика 16 между его подвижной частью 15 и средней точкой 19 неподвижной части 18 при замкнутом контакте 22 поступает на входы 23, 24 интегратора 25. Так как
U_т=K_тU_л=igR, lg=K₂G,
то

где lg смещение подвижной части потенциометрического датчика 15, обладающего сопротивлением R, от средней точки 19; ig ток потенциометрического датчика 16; K_т, K₁, K₂, K=K_т•K₁•K₂/R постоянные коэффициенты; Q - производительность дозатора.When the conveyor deviations are smaller than the dead zone of the proximity sensors of the extreme position 17, the voltage U _p taken from the potentiometric sensor 16 between its moving part 15 and the midpoint 19 of the fixed part 18 with a closed contact 22 goes to the inputs 23, 24 of the integrator 25. Since
U _t = K _t U _l = igR, log = K ₂ G,
then

where lg is the displacement of the movable part of the potentiometric sensor 15 having a resistance R, from the midpoint 19; ig current potentiometric sensor 16; K _t , K ₁ , K ₂ , K = K _t • K ₁ • K ₂ / R constant coefficients; Q - dispenser performance.

На табло интегратора 25 фиксируется масса материала за время измерений потенциометрическим датчиком. On the scoreboard of the integrator 25, the mass of material is recorded during the measurement by a potentiometric sensor.

При отклонениях весового транспортера, больших зоны нечувствительности датчиков крайнего положения 17, срабатывает один из бесконтактных датчиков 17, срабатывает реле 26, размыкая свой контакт 22, и включается двигатель 7, заставляющий передвигаться по винту 6 груз 5 в положение, при котором ленточный транспортер 2 возвращается в горизонтальное положение. Тогда подвижная часть 15 выйдет из прорези одного из бесконтактных датчиков 17, реле 26 отключится, его контакт 22 замкнется и электрическая цепь потенциометрического датчика 16 на входе 23 электронного интегратора 25 восстановится, а двигатель 7 отключится. Кинематическая связь подвижного груза 5 с ведомым диском 8 обеспечивает перемещение диска 8 пропорционально перемещению груза 5. Смещение точки контакта 14 фрикционных дисков 8, 12 в радиальном направлении приводит к изменению числа оборотов ведомого диска 8. На одной оси с диском 8 закреплен зубчатый диск 9, входящий в прорезь датчика 10. Воспринятые от каждого зубца диска 9 импульсы суммируются счетчиком 11. Информация выдается счетчиком импульсов 11 в цифровом виде. Таким образом, число импульсов пропорционально числу оборотов ведомого диска 8, а число оборотов пропорционально положению компенсирующего груза 5. Положение последнего в свою очередь пропорционально массе материала, находящегося на ленте транспортера. With deviations of the weight conveyor, large dead zones of the extreme position sensors 17, one of the proximity sensors 17 is activated, relay 26 is activated, opening its contact 22, and the motor 7 is turned on, forcing load 5 to move along screw 6 to the position where belt conveyor 2 returns to horizontal position. Then the movable part 15 will come out of the slot of one of the proximity sensors 17, the relay 26 will be disconnected, its contact 22 will be closed and the electric circuit of the potentiometric sensor 16 at the input 23 of the electronic integrator 25 will be restored, and the motor 7 will be turned off. The kinematic connection of the moving load 5 with the driven disk 8 provides the movement of the disk 8 in proportion to the movement of the load 5. The shift of the contact point 14 of the friction disks 8, 12 in the radial direction leads to a change in the number of revolutions of the driven disk 8. A gear disk 9 is fixed on the same axis with the disk 8, entering the slot of the sensor 10. The pulses received from each tooth of the disk 9 are summed by the counter 11. Information is provided by the pulse counter 11 in digital form. Thus, the number of pulses is proportional to the number of revolutions of the driven disk 8, and the number of revolutions is proportional to the position of the compensating load 5. The position of the latter, in turn, is proportional to the mass of the material located on the conveyor belt.

Таким образом, полная масса отдозированного материала определяется как сумма показаний счетчика 11 и электронного интегратора 25. Thus, the total mass of the dosed material is determined as the sum of the readings of the counter 11 and the electronic integrator 25.

Claims

Bulk material dispenser containing a feeder, a pendulum conveyor with a drive, a tracking system made in the form of a compensating load installed with the ability to move, connected with an autonomous drive controlled by a signal from the sensors of the conveyor's extreme position, and a metering meter, characterized in that it is equipped with a sensor potentiometric type, electronic integrator, relay and tachogenerator connected to the drive of the pendulum conveyor, while the fixed part of the sensor is a potential of the triple type is connected to the output of the tachogenerator, and the movable one is rigidly connected to the pendulum conveyor and connected to the first input of the electronic integrator, the second input of which is connected through the normally closed relay contact to the midpoint of the fixed part of the potentiometric type sensor, while the relay is configured to open its contact by signal of one of the sensors of the extreme position of the conveyor.