SU1078255A1 - Микропроцессорна весоизмерительна система - Google Patents

Abstract

МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержаща  весовую платформу, опирающуюс  на частотный датчик веса, путевые цаччикк, две.схемы И, микропроцессорное вычислительное устройство, к входам которого подключен кварцевый генератор , а к выходам - печатающее устройство , блок времени и оперативное запоминающее устройство, о т л и . ч а ,ю щ а   с   тем, что, с целью расвшрени  области ее применени  и повышени  точности взвешивани  и надежности, в нее введены фотоприемник опознавани  движущегос  объекта , блок путевых датчиков, подсоединенный своим входом к путевым датчикам , а выходами - к микропроцессорному вычислительному устройству, делитель частоты датчика веса, триггер управлени  режимами опознавани , регистр измерени  количества периодов датчика веса и счетчик эталонной частоты, причем выход датчика веса подключен через делитель частоты на вход микропроцессорного вычислительного устройства и регистра измерени  периодов частоты датчика веса, выходы которого подключены на информационные входы микропроцессорного вычислительного устройства, выход фотоприемника подключен на единичный вход триггера и первые входы схем И, нулевой выход триггера подключен на второй вход первой схемы И, единичный выход - на второй вход второй схеквл И, выход первой схемы И подключен к управл ющему входу микро (Л процессорного вычислительного устройства , выход второй схемы И подключен на третий вход микропроцессорного вычислительного устройства, выход блока путевкх датчиков подключен на нулевой вход триггера, выходы счетчика эталонной частоты подключены на вторые информационные входы микропроцессорного вычисли:Тельного устройства, управл ющий выход которого подключен на вход регистра измерени  количества периодов датчика веса и счетчика эталонной частоты, при этом второй выход кварцевого генератора подключен к входам счетчика и блока времени, а информационные выходы блока времени подключены к входу оперативного запоминающего устройства.

Description

Изобретение относитс  к весоизме рительной технике и предназначено дл  взвешивани , опознавани  номера взвешиваемого о&ъекта и регистрации измеренных параметров, а также времени прохождени  движущихс  объекто например автомобилей, железнодорожных вагонов и других, через весокон рольный пункт. Известно устройство, содержащее первый и второй грузоприемный узлы с силоизмерительными датчиками, под ключенными к весоизмерительным блокам и датчикам количества вагонов, блок пам ти веса брутто, блок корре ции веса нетто, два датчика номера состава и два адресных;блока 1. однако это устройство не обеспечивает требуемую точность при больших скорост х движени  взвешиваемого объекта. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности  вл етс  весоизмерительна  система, содержаща  весовую платформу, опирающуюс  на частотный датчик веса, путевые датчики, две схемы И, микропродессорное вычислительное устройство, к входам которого подключен кварцевый генератор, а к выходам печатающее устройство, блок времени и оперативное запоминающее устройство 2. Однако известна  система не орес достаточную точность измерени  при больших скорост х движе ни  объекта, сложна и трудоемка в изготовлении, что ограничивает область ее применени . Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  и повЕлие ние точности взвешивани  и надежное ти всей системы в целом. Эта цель достигаетс  тем, что в микропроцессорную весоизмерительную систему, содержащую весовую платфор му, опирающуюс  на частотный датчик веса, путевые датчики, две схемы И и микропрс1цессорное вычислительное устройство, к входам которого подключен кварцевый генератор, а к выходам - печатающее устройство, блок времени и оперативное запоминающее устройство, введены фотоприемник опознавани  движущегос  объекта, .блок путевых датчиков, подключенный своим входом к путевым датчикам , а выходами - к микропроцессорному вычислительному устройству, делитель частоты датчика веса, триг гер управлени  режимами опознавани  регистр измерени  количества периодод датчика веса к счетчик эталонной частоты, причем выход датчика вера подключен через делитель частоты на вход микропроцессорного вычислительного устройства и регистра измерени  периодов.частоты датчика веса, выходы которого подключены на информационные входы микропроцессорного вычислительного устройства, выход фотоприемника подключен на единичный вход триггера и первые входы схем и, нулевой выход триггера подключен на второй вход первой схемы И, единичный выход - на второй вход второй схемы И, выход первой схемы И подключен к управл ющему входу микропроцессорного вычислитель ного устройства, выход второй ск&мы И подключен на третий вход микропроцессорного вычислительного устройства , выход блока путевых датчиков подключен на нулевой вход триггера, выходы счетчика эталонной частоты подключены на вторые информационные входы микропроцессорного вычислительного устройства, управл ющий выход которого подключен на вход регистра измерени  количества периодов датчика веса и счетчика эталонной частоты , при этом второй выход кварцевого генератора подключен к входам счетчика и блока времени, а информационные выходы блока времени подключены к входу оперативного запоминающего устройства. На чертеже схематически изображена микропроцессорна  весоизмерительна  система. Система содержит весовую платформу 1, путевые датчики 2, соединенные своими выходами с блоком 3 путевых датчиков, датчик 4 веса, соединенный своим входом с весовой платформой 1, а выходом - с делителем 5 ча;стоты,, регистр б измерени  количества периодов датчика веса, своим входом соединенный с делителем 5. частоты, а выходами - с микропроцессорным вычислительным устройством, состо щим из центрального процессора 7, блока 8 микропрограммного управлени  иперепрограммируемого посто нного запоминающего устройства 9, триггер 10, входами соответственно соединенный с блоком 3 путевых- датчиков и фотоприемником 11, а своими выходами подключенный к схемам И 12 и 13, выходы которых соответственно подключены к блоку 8 микропрограммного управлени  и центральному процессору 7, кварцевый генератор 14, выходами подключенный к счетчику 15 и блоку 8 микропрограммного управлени , к центральному . процессору 7 и блоку 16-времени, выходна  шина которого подключена к двухсторонней информационной шине, соедин ющей оперативное запоминающее устройство .17 и центральный процессор 7, адресные выходы которого подсоединены к входам оперативного зароминающего устройства 17 и печатающего устройства 18.

Система работает следующим образом .

При прохождении локомотива в хвосте поезда, фотоприемник и системы устанавливаетс  на рассто нии 100120 м от весоконтрольного пункта. На локомотиве установлена кодова  табличка с номере . состава, а напротив фотоприемника 11 - осветитель с остронаправленным лучом .

Первый сигнал, указывающий о прохождении состава через весоконтрольный пункт, поступает от фотопрг.емника 11 на единичный вход триггера 10 и один из входов схем и 12 и 13. В исходном состо нии триггер 10 поддерживает на единичном выходе нулевой уровень потенциала, а на нулевом - единичный. Единичный потенциал подаетс  на второй вход схемы И 12,. куда приходит и импульс от фотоприемника 11. Следовательно, на выходе схемы И 12 присутствует единичный импульс, который поступает на вход блока 8 микропрограммного управлени . Задним фронтом импульса, поступившего от фотоприемника 11 на единичный вход триггера 10, производитс  установка его в единичное состо ние и разрешающий потенциал снимаетс  с одного из входов схемы И 12. Триггер 10 устанавливаетс  в единичное состо ние, следовательно, с его единичного входа разрешающий потенциал поступает на один из входов схемы И 13, котора  открыта дл  импульсов, поступающих от фотоприемника 11 на информационный вход центрального процессора 7.

При поступлении сигнала на вход блока 8 (вход загрузки адреса микрокоманды ) он начинает работать от поступающих сигналов синхронизации С с кварцевого генератора 14. По сигналу синхронизации блок 8 производит выбор первой микрокоманды из первой- чейки блока 9. Код микрооперации в виде семи разр дов микрофункций FQ - F И двух разр дов маски К поступает на вход центрального процессора 7,-а одиннадцать разр дов представл ющих собой четыре разр да Дл  управлени  логикой признаков и семь разр дов дл  определени  адреса следующей микрокоманды, подайтс  на соответствующие входы блока 8 По первой микрокоманде происходит засьшка в один из сверхоперативных регистров центрального процессора 7 нулевого кода, т.е. установка регистра в ноль. Адрес второй микрокоманды вырабатываетс  с учетом выполнени  предыдущей микрокоманды и признаков а также кодами функций перехода и т.д.

Первые два сигнала, поступающие на информационный вход центрального

процессора 7 от фотоприемника 11 через .Открытую разрешающим потенциалом с единичного выхода триггера 10 схему. И 12, служат дл  анализа скорости прохождени  локомотивосостава через весоконтрольный пукнт. Следовательно, кажда  кодова  таблица имеет перфорации дл  выработки управл ющих сигналов: первого - дл  включени  микропроцессорного вычислительного устрой0 ства, двух последующих - дл  анализа скорости прохождени  движущегос  объекта. Определение скорости необходимо дл  того, чтобы в заданные моменты времени анализировать посту5 пающие сигналы от фотоприемника 11. Если в заданный момент времени есть сигнал, это свидительствует о наличии единицы, котора  заноситс  в сверхоперативный регистр центрально ,. го процессора 7. Если в Заданный момент времени сигнал отсутствует, то в сверхоперативный регистр заноситс  ноль.

После прохождени  всей-кодо.вой таблицы через луч осветител  и срабатывани  фотоприемника 11 и отработки микропрограммы анализа поступающих сигналов в одном из сверхоперативных регистров записываетс  код, соответствующий номеру проход щего 0 состава.

При дальнейшем движении состава срабатывают путевые датчики 2 в.определенной временной последовательности .

5 Информаци , поступающа  от датчика 4 веса через делитель 5 частоты на вход центрального процессора 7, анализируетс , т.е. происходит определение начала импульса, поступаю0 щего от датчика 4 веса.

После определени  начала переднего фронта импульса, -поступающего с делител  5 частоты, центральный процессор 7 вьздает управл ющий сигнал C на регистр 6 измерени  числа периодов за эталонный отрезок времени tj и на двоичный счетчик 15, предназначенный дл  занесени  в него частоты от кварцевогогенератора 14, котора  на два пор дка выше частоты датчика 4 веса. После начала занесени  импульсов в счетчик 15 центральный процессор 7 выдерживает эталонное врем  tj и анализирует, совпадает ли конец последнего периода с задан5 ным временем. Если совпадений нет, производитс  досчет последнего периода до эталонного времени .tj- Таким образом, получаем в регистре 6 количество периодов ненагруженного 0 датчика веса за tj , а в счетчике 15 - соответствующий им код.

По микрокомандам блоков 8 и 9 производитс  взвешивание ненагруженной платформы с учетом состо ни  аппара5 туры .и температуры окружающей среды. По окончании tj по команде цент рального процессора 7 происходлт сч тывание содержимого регистра 6 и счетчика 15 в сверхоперативный ре:истр . По следующей микрокоманде в центральном процессоре 7 производит с  операци  пересылки этих значений в разные регистры центрального процессора 7, а в дальнейшем деление числа, введенного в центральный про цессор 7 из счетчика 15, на количес во периодов за -t, полученных из ре гистра. 6. Результат этой операции хранитс  в одном из сверхоперативны регистров. Операци  переформировки результатов измерений и делени  кода на количество периодов занимает отрезок времени, меньший, чем ij а поэтому после их окончани  центральный процессор 7 по микрокомандам блока 9 производит повторное взвешивание пустой платформы. Таких измерений производитс  не менее четырех, по окончании которых результаты их складываютс  и сумма делитс  на четыре. Это позвол ет с высокой точностью определить код, соответствующий пустой платформе. Результат, полученный таким образом, хранитс  в одном из сверхоперативных регистров, а все промежуточные вычислени  стираютс . И1|тервал измерени  веса оси проход 1цего вагона разбиваетс  на учас ки л , т.е. 3, .,.,.п. Между интервалом л-t и эталонным временем измерени  пустой платформы устанавливаетс  взаимно однозначное соответствие, T,e. Следовательно, при дальнейших,из мерени х веса, нагружаемого на весо вую платформу, исключение веса пустой платформы осуществл етс  операцией вычитани  этого измерени  на каждом субинтервале Л-fc . Поэтому код, полученный и записанный при пр дыдущих измерени х, используетс  пр каждом измерении за отрезок д-t . Пер вые два из путевых датчиков установ лены на рассто нии более 5 м друг от друга. Следовательно, даже при скорости движени  взвешиваемых ваго нов более 15 км/ч при срабатывании первого датчика до срабатывани  вто рого датчика имеетс  врем  более 1 а это значит, что предыдущее измере гние можно выполн ть несколько раз дл  лучшего контрол  нул . При срабатывании второго путевог датчика блок 3 путевых датчиков выдает управл ющий сигнал на первый выход, и он поступает на вход центрального процессора 7, который под управлением микропрограммы производит определение начала периода сигнала датчика 4. веса, поступающего на его вход с в1ЕЛхода делител  5. Измерение начинаетс  от начала периода и продолжаетс  заданное вре-i м  At . После определени  начала периода сигнала датчика 4 веса центральный процессор 7 выдает управл ющий сигнал на занесение информации, аналогично предыдущему измерению, в регистр б и счетчик 15. В течение времени д-t обрабатываетс  несколько периодов N датчика 4 веса, и это число записываетс  в регистр 6. За этот же промежуток времени в счетчик 15 записываетс  код, соответствующий этому отрезку измерени . По окончании времени t по микрокомандам блока 8 происходит досчет времени Т до конца последнего периода, если длительность измерени  At не совпадает с концом последнего периода измерени  на данном отрезке. Измерение частоты датчика 4 веса производитс  с высокой точностью, так как в счетчик 15 поступает сигнал от кварцевого генератора 14 со значительно больщей частотой, чем от датчика 4, и потер  одного импульса (погрешность дискретности) практически не вли ет на точность измерени . По окончании отрезка времени центральный процессор 7 выдает управл ющий сигнал счетчику 15 и регистру 6. Соответствующие значени  кода и числа периодов поступают каждое в один из сверхоперативных регистров соответственно, происходит сброс счетчика 15 и регистра б, а затем в эти устройства снова заноситс  информаци  на следующем отрезке t . После операции вычитани  веса ненагруженной платформы по определенному адресу из блока 9 считываетс  весовой коэффициент в один из сверхоперативных регистров. Затем полученный результат операции вЫчитани  умножаетс  на этот весовой коэффициент .- Результат операции умножени  хранитс  в одном из сверхоперативных , регистров центрального процессора 7. При следующем измерении за интервал временила все операции повтор ют в описанной последовательности, но весовой коэффициен.т беретс  из другой,  чейки блока 9. Операции делени , вычитани  и умножени  выполн ютс  в 1«1икропроцессорном вычислительном устройстве в промежут е времени ai следующего измерени . До окончани  времени измерени  оси движущехос  вагона в одном из сверхоперативных регистров получают сумму всех г измерений данной оси. Так как каждое измерение .умножаетс  на весовой коэффициент, тем самым осуществл етс  цифрова  фильтраци  сигнала датчика 4 веса, содержащего нар ду с посто нной составл ющей. соответствующей весу объекта,также динамическую составл ющую, соответст; вующую помехе.Подавление динамической составл ющей сигнала тем эффективнее , чем более точно аппроксимируетс  весова  функци ,т.е.в данном сл чае,чем больше вз то участков измере ни . После взвешивани  первой оси по сигналу из блока 3 производитс  взвешивание второй оси аналогично предыдущему. Путевые датчики установлены так, что по их сигналам блок 3 определ ет тип вагона. Если это четырехосный вагон, то после взвешивани  четвертой оси блок 3 выдает сигнал на управл ющий выход два и после получени  этого сигнала центральный про цессор 7 выполн ет операцию сложени четырех измерений и передачу резуль тата в соответствующую  чейку блока 17 в поле номера состава, который имеет ранее записанный признак. При наезде локомотива на весовую платформу алгоритм обработки сигналов путевых датчиков измен етс  и блок 3 выдает серию импульсов, по которой микропроцессорное вычислительное устройство переходит к другому участку микропрограммы, т.е. взвешивание оси прекращаетс  и счетчик 15 и регистр 6 устанавливаютс  в исходное состо ние. Этой-же серией импульсов подтверждаетс  исходное состо ние триггера 10. Затем центральный процессор 7 выдает упра л ющий сигнал на вход блока 16 врем ни. Происходит считывание времени .окончани  взвешивани  последнего ва гона в одну из  чеек блока 17. Дале производитс  выборка номера состава и печатающее устройство 18 производит печать номера состава, а, затем в пор дке взвешивани  вагонов печат веса каждого вагона и печать веса всего состава.в целом. По окончании печати веса состава центральный про цессор 7 производит выборку времени из блока 17, и печатающее устройство отпечатывает врем . Выполнив цик печати, система переходит в режим дежурного ожидани , Если при работе системы были сбо из-за превышени  скорости, печатающее устройство 18 производит выбор информации из контрольных  чеек и при печати соответствующего результата печатает специальный символ, В данной микропроцессорной вееризмерительной системе можно предусмотреть хранение тары всех вагонов наход щихс  в данном составе, и при печати из полученного веса вычитать значение тары. Идентификаци  соста ва при этом может осуществл тьс  п6 номеру, 10782 55. 8 Дл  повышени  гибкости cиcтo ы в период настрэйки и опытной эксплу атации можно предусмотреть блок клавиатуры , подключаемый к шинам адреса и данным блока 17, чтобы оперативно вносить изменени  в информацию хран щуюс  в  чейках ОЗУ. Данную микропроцессорную весоиз мерительну{о систему можно использовать и дл  взвешивани  автомобилей. Дл  этого необходимо уменьшить количество путевых датчиков и в блок 17 с помощью клавиатуры записать другие номера автомобилей и их тару, а также другие весовые коэффициенты, так как спектр динамической помехи системы автомобиль - весы отличаетс  от спектра помехи вагон - весы. Объем программы, хранимой в блоке 9, уменьшаетс , как и количество  чеек оперативного запоминающего устройства . Микропроцессорную весоизмерительную систему можно реализовать намикропроцессорном комплекте серии К589 и интегральных схемах сеоии К155. Оперативное запоминающее устройство можно выполнить на микросхемах К155РУ2 или К561РУ2. В качаетв .е печатающего устройства можно использовать электронную клавишную вычислительную машину Искра-108Д или печатающий механизм с блоком управлени  СТРОКА-190 , Точность измерений веса движущегос  объекта зависит от величины временного интервала At и выбора весовой функции и дает хорошие результаты с учетом установки нул  перед взвешиванием на скорост х до 1214 км/ч. При скорост х до 18 км/ч точность измерени  остаетс  удовлетверительной , По предварительным расчетам точность измерений микропроцессорной весоизмерительной системы возрастет не менее чем в 2-3 раза при скорост х до 10 км/ч по сравнению с электронной весоизмерительной системой 1, Введение отдельных сервисных блоков в микропроцессорную весоизмерительную систему значительно улучшает ее обслуживание и настройку. Программна  реализаци  алгоритма опознавани  и взвешивани , а также печати всех перечисленных параметров с учетом времени прохождени , состава через весоконтрольный пункт позволит использовать систему как отдельное локальное звено при организации оперативно-диспетчерского управлени . Возможность выдачи всей информации в цифровом виде позволит примен ть ее при построении систем сбора информации о подвижных объектах и транспортируемой ими массы на горных и горнохимических комбинатах

а также - при создании иерархических систем АСУТП,

Применение данной микропроцессорной весоизмерительной системы обеспечивает существенное повышение точности измерений, надежности в экс плуатации/ снижение энергопотреблё ни  и Объема оборудовани . Возможность отработки различных алгоритмов

функционировани  без изменени  аппаратурной части сокращает затраты на разработку, настройку и эксплуатацию , расшир ет область применени  системы, снижает сроки разработки системы. Указанные факторы обеспечивают получение значительного экономического эффекта от применени  описанной микропроцессорной весоизмерительной системы.

Claims (1)

1. МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержащая весовую платформу, опирающуюся на частотный датчик веса, путевые датчики, две.схемы И, микропроцессорное вычислительное устройство, к входам которого подключен кварцевый генератор, а к выходам - печатающее устройство, блок времени и оперативное . запоминающее устройство, о т лича ,ю щ а я с я тем, что, с целью расширения области ее применения и повышения точности взвешивания и надежности, в нее введены фотоприемник опознавания движущегося объекта, блок путевых датчиков, подсоединенный своим входом к путевым датчикам, а выходами - к микропроцессорному вычислительному устройству, де- литель частоты датчика веса, триггер управления режимами опознавания, регистр измерения количества периодов датчика веса и счетчик эталонной частоты, причем выход датчика веса подключен через делитель частоты на вход микропроцессорного вычислительного устройства и регистра измерения периодов частоты датчика веса, выходы которого подключены на инфор-. мационные входы микропроцессорного вычислительного устройства, выход фотоприемнпка подключен на единичный вход триггера и первые входы схем И, нулевой выход триггера подключен на второй вход первой схемы И, единичный выход - на второй вход второй схемы И, выход первой схемы И подключен к управляющему входу микропроцессорного вычислительного устройства, выход второй схемы И подключен на третий вход микропроцессорного вычислительного устройства, выход блока путевых датчиков подключен на нулевой вход триггера, выходы счетчика эталонной частоты подключены на вторые информационные входы микропроцессорного вычислительного устройства, управляющий выход которого подключен на вход регистра измерения количества перио’дов датчика веса и счетчика эталонной частоты, при этом второй выход кварцевого генератора подключен к входам счетчика и блока времени, а информационные выходы блока времени подключены к входу оперативного запоминающего устройства.

   SU .... 1078255