Устройство для измерения усилий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ, содержащее магнитоанизотропный датчик с намагничивающей, выходной и дополнительной обмотками, источ ник питания, выполненный в виде стабилизатора пикового значения ЭДС, и измерительную схему, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, оно снабжено термозависимым делителем, а выходная и дополнительная обмотки вьтолнены каждая из двух одинаковых секций, размещенных в одних и тех же отверстиях магнитопровода, при этом секции выходной обмотки включены между собой встречно, а секции дополнительной обмотки включены согласно и подключены к термозависимому делителю, выход которого связан с входом обратной (Л связи стабилизатора пикового значения ЭДС. х

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦ14АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9> (И) А

3(д) G 01 Ь 1/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

CO Р

СО

Ю (21) 3503910/18-10 (22) 20. 10.82 (46) 07;05.84. Бюл. В 17 (72) А.М. Трубняков и Б.Я. Фукс (71) Запорожский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института "Цветметавтоматика" (53) 53I 781(088.8) (56) 1. Гуманюк М.Н., Магнитоупру". гие силоизмерители. Киев, "Техника", 1981, с. 135-150.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 619810, кл. G 01 L 1/12, 1976 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УСИЛИЙ, содержащее магнитоанизотропный датчик с намагничивающей, выходной и дополнительной обмотками, источ ник питания, выполненный в виде стабилизатора пикового значения ЭДС, и измерительную схему,- о т и и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено термозависимым делителем, а выходная и дополнительная обмотки выполнены каждая из двух одинаковых секций, размещенных в одних и тех же отверстиях магнитопровода, при этом секции выходной обмотки включены между собой встречно, а секции дополнительной обмотки включены согласно и подключены к термозависимому делителю, выход которого связан с входом обратной связи стабилизатора пикового значения ЭДС.

1091035

Изобретение относится к силоиэмерительной технике и может быть использовано для измерения усилий или веса.

Известны устройства для измерения усилий, содержащие магнитоупругий датчик, в котором для компенсации температурной погрешности используются термозависимые резисторы, включаемые в цепи питания или выходные 10 цепи датчиков f1 g, Однако такие устройства обладают невысокой точностью измерения усилий в условиях колебаний напряжения питания. 15

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее магнитоупругий преобразователь с намагничивающей, выходной и дополнительной обмотками, источника пита- 20 ния в виде стабилизатора пикового значения ЭДС дополнительной обмотки и измерительной схемы в виде вольт1метра пикового значения ЭДС выходной обмотки (2 3. 25

В известном устройстве повьппение точности измерения достигается путем стабилизации пикового значения ЭДС дополнительной обмотки, уложенной идентично намагничивающей обмотке, Çp что обеспечивает стабилизацию скорости изменения магнитного потока, наводимого намагничивающей обмоткой и ответвляющегося в выходную обмотку.

Поскольку величина пикового значения З5

ЭДС выходной обмотки не зависит от формы кривой, а определяется скоростью изменения магнитного потока и величиной приложенного усилия, то измеренное вольтметром пикового зна- 40 чения величина будет достаточно точно соответствовать приложенному усилию.

Однако в известном устройстве стабилизируется только та часть маг- нитного потока, которая охватывает дополнительную обмотку, лежащую идентично намагничивающей. При наличии дестабилизирующих факторов (изменение температуры, старение ма« 50 териала магнитопровода и т.д.) величина части магнитного потока, ответвляющегося в выходную обмотку, будет изменяться в связи с изменением магнитных сопротивлений цепей магнитопровода, т.е. будет меняться коэффициент передачи от намагничивающей обмотки к выходной обмотке.

Кроме того, с изменением температуры изменяется относительная магнитоупругая чувствительность материала магнитопровода. Все эти факторы приводят к увеличению погрешности измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения усилия.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения усилий, содержащем магнитоаниэотропный датчик с намагничивающей, выходной и дополнительной обмотками, источник питания, выполненный в виде стабилизатора пикового значения ЭДС, и измерительную схему, снабжено термозависимым делителем, а выходная и дополнительная обмотки выполнены каждая из двух одинаковых секций, размещенных в одних и тех же отверстиях магнитопровода, при этом секции выходнои обмотки включены между собой встречно, а секции дополнительной обмотки включены согласно и подключены к термозависимому делителю, выход которого связан со входом обратной связи стабилизатора пикового значения ЭДС.

На чертеже представлено устройство для измерения веса компонентов шихты при выплавке кремния.

Устройство для измерения веса состоит из магнитоанизотропного датчика i, включающего магнитопровод 2, работающей на изгиб, первую 3 и вторую 4 секции выходной обмотки, первую 5 и вторую 6 секции дополнительной обмотки, термозависимый делитель 7 и намагничивающую обмотку

8- измерительной схемы в виде вольтметра 9 пикового значения ЭДС и источника питания в виде стабилизатора

10 пикового значения ЭДС. Намагничивающая обмотка имеет 40 витков.

Каждая секция выходной и дополнительной обмотки имеет по 50 витков.

Плоскость намагничивающей обмотки

8, размещенной в отверстиях магнитопровода 2, расположена под углом

90 к плоскости лежащих в одних и тех же отверстиях магнитопровода выходной и дополнительной обмоток.

Секция 3 выходной обмотки и секция

5 дополнительной обмотки размещены в одних и тех же отверстиях зоны растяжения, а секция 4 выходной обмотки и секция 6 дополнительной обмотки размещены в одних и тех же отверстиях зоны сжатия. Секции 3 и

10910

3

4 соединены встречно (по фазе), а секции 5 и 6 соединены согласно.

К общему выходу секций 3 и 4 подключен пиковый вольтметр 9, а к общему выходу секций 5 и 6 подключен термоэависимый делитель 7, состоящий иэ двух терморезисторов с равными по величине, но противоположными по знаку температурными коэффициентами сопротивления. Выход делителя 7 подключен ко входу обратной связи стабилизатора 10 пикового значения. Выход стабилизатора 10 подключен к намагничивающей обмотке 8.

Устройство работает следующим 15 образом.

Напряжение питания переменного тока с выхода стабилизатора 10 подается на обмотку намагничивания 8 датчика 1 силы и создает в магнито- 20 проводе 2 магнитный поток. В исходном состоянии, несмотря на взаимно перпендикулярное расположение обмоток 8 и 3 — 5, в связи с начальной анизотропией материала магнитопровода, в секциях выходной и дополнительной обмоток наводится некоторая величина ЭДС. При равенстве витков всех секций пиковые значения этих

ЭДС равны между собой. При приложе- зо нии усилия величиной до 100 кгс к датчику 1 в результате перераспределения магнитных сопротивлений цепей магнитопровода иэ-за изменения относительной магнитной проницаемости материала под действием механических напряжений в каждой секции обмоток наводится дополнительная ЭДС, которые при равенстве коэффициентов преобразования также равны между собой. 4р

В секциях 3 и 5, расположенных в зоне растяжения магнитопровода 1, величина ЭДС под действием усилия возрастает, а в секциях 4 и 6, расположенных в зоне сжатия магнитопрово- 45 да 1, величина ЭДС под действием уси.лия убывает.

Соотношение терморезисторов делителя и их температурные коэффициенты сопротивления подбираются экспериментально при наладке устройства таким образом, чтобы при изменении температуры изменение напряжения питания датчика за счет влияния обратной связи сводило к нулю температурную погрешность, вызванную изменением относнтельнок магнитоупругой чувствительности.

Компенсация температурной погрешности относительной магнитоупругой чувствительности путем изменения напряжения питания датчика обеспечивает дополнительно уменьшение погрешности нелинейности, возникающей из-. за температурных отклонений от выбранного режима магнитоупругого преобразования, возвращая величину магнитного потока в выбранную точку на кривой магнитной индукции.

Таким образом, выходной сигнал дополнительной обмотки, состоящий из двух одинаковых секций, расположенных в зонах магнитопровода с про» тивоположными знаками магнитоупругой чувствительности, и нагруженной на термозависимый делитель напряжения с терморезисторами, имеющими температурные коэффициенты сопротивления, равные коэффициенту температурной погрешности магнитоупругой чувствительности, содержит информацию о следующих изменениях внешних условий, вызывающих соответствующие погрешности силоизмерительного устройства: уход напряжения питания; изменение температуры окружающей среды; изменение коэффициента передачи.

При сравнении пикового значения этого выходного сигнала с заданием путем-подачи сигнала на вход обратной связи стабилизатора и соответствующем изменении напряжения питания датчика до получения нулевой разности между величинами задания и выходного сигнала дополнительной обмотки перечисленные составляющие погрешности сводятся к нулю.

Применение такой схемы устройства позволяет повысить точность измерения усилия в условиях изменений тем-. пературы, питания и других внешних факторов более чем в два раза по сравнению с ранее используемым магнитоупругим весоизмерительным устрой,ством типа ИВУ-1.

ХИППИ Заказ 3072/39 тиуне 923 ПоПннсное ППП ГГатент, г.унтород, ул.Проектная, 4