Массоизмерительное устройство

 

1. МАССОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее коромысло с подвеской для груза и опорным.элементом , электромагнитный компенсатор с подвижной и неподвижной обмотками, регулируемый источник тока и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения влияния; вибропомех, в него введены гидравлический усилитель, выполненный в виде двух сообщающихся цилиндрических сосудов разного диаметра, заполненных, жидкостью и закрытых, мембранами, на которых смонтированы поршни, пьезочувствительный элемент, низкочастотный и высокочастотный фильтры, преобразователь, сумматор и усилитель мощности, при этом подвижная катушка электромагнитного коьшенсатора закреплена на штоке, установленном на поршне цилиндра меньшего диаметра и несущем опорный элемент коромысла, а неподвижная катушка закреплена на корпусе этого цилиндра, пьезочувствитедьньй элемент закреплен на поршне цилиндра большего диаме.тра и поджат к нему винтом, закрепленным на крышке этого цилиндра, на которой на стойке шарнирно закреплено коромысло, причем пьезочувствительный элемент подключен к преобразователю, выход с которого через низкочастотный фильтр соединен с регистрирующим прибором, а через высокочастотный фильтр и усилитель мощности - с одним входом сумматора, к другому входу которого подключен регулируемый источник тока, а к выходу неподвижная обмотка электромагнитного компенсатора, подвижная обмотО5 ка которого подключена к регулируеСП мому источнику тока. СХ) 2. Устройство по П.1, отли UD чающееся тем, что преобразователь выполнен в виде генератора, подключенного к входу пьезочувствнтельного элемента, выход которого через усилитель соединен с узлом преобразования частотного сигнала в напряжение.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛик

4(51 С 01 С 7/04

1 г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГосудАРственный комитет сссР пО делАм изоБРетений и ОткРь1тий (21) 3688297/24-10 (22) 09.01.84 (46) 07.07.85. Бюл. У 25 (72) В.Г; Озеров, Г.В. Литновский, M.Ã. Буров и Г.П. Зеленин (71) Научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР (53) 681.269(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N- 580456, кл. G 01 G 9/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

%587340, кл. G01 С 9/00,1976 (прототип) . (54) (57) 1. МАССОИЗИЕРИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее коромысло с подвеской для груза и опорным. элементом, электромагнитный компенсатор с подвижной и неподвижной обмотками, регулируемый источник тока и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения влияния вибропомех, в него введены гидравлический усилитель, выполненный в виде двух сообщающихся цилиндрических сосудов разного диаметра, заполненных жидкостью и закрытых мембранами, на которых смонтированы поршни, пьезочувствительный элемент, низкочастотный и высокочастотный фильтры, преобразователь, сумматор

„„Я0„„1165897 А и усилитель мощности, при этом подвижная катушка электромагнитного компенсатора закреплена на штоке, установленном на поршне цилиндра меньшего диаметра и несущем опорный элемент коромысла, а неподвижная катушка закреплена на корпусе этого цилиндра, пьезочувствитепьньп элемент закреплен на поршне цилиндра большего диаметра и поджат к нему винтом, закрепленным на крышке этого цилиндра, на которой на стойке шарнирно закреплено коромысло, причем пьезочувствительный элемент подключен к преобразователю, выход которого через низкочастотный фильтр соединен с регистрирующим прибором, а через высокочастотный фильтр и усилитель мощности — с одним входом сумматора, к другому входу которого подключен регулируемый источник тока, а к выходу— неподвижная обмотка электромагнитного компенсатора, подвижная обмотка которого подключена к регулируемому источнику тока.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что преобразователь выполнен в виде генератора, подключенного к входу пьезочувствительного элемента, выход которого через усилитель соединен с узлом преобразования частотного сигнала в напряжение.

1165897

35

55 водства.

Цель изобретения — повышение точности путем уменьшения влияния вибропомех.

Поставленная цель достигается тем, что в массоизмерительное устройство, содержащее коромысло с подвеской для груза и опорным элементом, электромагнитный компенсатор с подвижной и неподвижной обмотки, регулируемый источник тока и регистрирующий прибор, введены гидравлический усилитель, выполненный

Изобретение относится к измерению масс, в частности к устройствам для измерения малых доз .продукции при оценке качества работы сельскохозяйственной техники в производственных условиях, например разбрасывателей минеральных удобрений, линий послеуборочной обработки зерна и т.п.

Известно устройство для точного измерения малых доз, содержащее чувствительный элемент с чашкой для груза, подвески, устройство индикации разбаланса, систему автоматического уравновешивания с компенсатором и задатчик нормированных сигналов fl) .

Однако это устройство обеспечивает необходимую точность измерения только в условиях, исключаюших воздействие вибраций и тряски на измерительную подвеску.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является массоизмерительное устройство, содержащее коромысло с подвеской для груза и опорным элементом, эл ектр омаг нит ный комп ен сат ор с п одвижной и неподвижной обмотками, регулируемый источник тока и регистрирующий прибор (2) .

Однако известное устройство не обладает требуемой стабильностью и точностью работы непосредственно в производственных условиях, теряет точность измерения малых доз продукта при воздействии тряски и вибрации. Это объясняется тем, что принцип измерения основан на перемещении коромысла, а электрические методы компенсации и уравновешивания, используемые в данном устройстве, не обеспечивают должной помехозащищенности в сложных условиях сельскохозяйственного произв виде двух сообщающихся цилиндрических сосудов. разного диаметра, заполненных жидкостью и закрытых мембранами, на которых смонтированы поршни, пьезочувствительный элемент, низкочастотный и высокочастотный фильтры, преобразователь, сумматор и усилитель мощности, при этом подвижная катушка электромагнитного компенсатора закреплена на штоке, установленном на поршне цилиндра меньшего диаметра и несущем опорный элемент коромысла, а непо- .. движная катушка закреплена на корпусе этого цилиндра, пьезочувствительный элемент закреплен на поршне цилиндра большего диаметра и поджат к нему винтом, закрепленным на крышке этого цилиндра, на которой на стойке шарнирно закреплено коромысло, причем пьезоэлектрический элемент подключен к преобразователю, выход которого через низкочастотный фильтр соединен с регистрирующим прибором, а через высокочастотный фильтр и усилитель мощности — с одним входом сумматора, к другому входу которого подключен регулируемый источник тока, а к выходу— неподвижная обмотка электромагнитного компенсатора, подвижная обмотка которого подключена к регулируемому источнику тока.

Кроме того, преобразователь выполнен в виде генератора, подключенного к входу пьезочувствительного элемента, выход которого через усилитель соедииен с узлом преобразования частотного сигнала в напр яж ени е .

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства; на фиг. 2— функциональная схема преобразователя, на фиг. 3 — графики, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит гидравлический преобразователь 1 усилия, представляющий собой сообщающиеся цилиндры большого 2 и малого 3 диаметра и заполненные жидкостью.

Выходные отверстия цилиндров закрыты мембранами 4. На цилиндрах 2 и 3 установлены стаканы 5 соответственно большого и малого диаметра.

В цилиндрическом стакане 5 малого диаметра установлен поршень 6, связанный посредством штока 7 с з 116 опорным элементом 8. В цилиндрическом стакане 5 большого диаметра установлен поршень 9, в центре которого укреплен пьезочувствительный элемент 10. Сверху пьезочувствительный элемент. 10 прижат через резиновую прокладку 11 винтом 12, установленным в крышке 13 цилиндрического стакана 5 большого диаметра, жестко соединенной с корпусбм гидравлического преобразователя 1.

Один конец коромысла 14 с помощью стойки 15 и оси 16 закреплен на крышке 13. Второй конец коромысла 14 с измерительной подвеской

17 установлен на опорный элемент 8.

Электромагнитный компенсатор 18 имеет две обмотки 19 и 20. Обмотка 19 закреплена на штоке 7, а обмотка 20 укреплена на фланце цилиндрического стакана 5 малого диаметра. Обмотка 20 непосредственно, а обмотки 19 через сумматор 21 соединены с источником 22 постоянного тока с регулируемой установкой.

Вся конструкция устройства закрыта герметическим кожухом 23.

Пьезочувствительный элемент 10 соединен с преобразователем 24 сигнала, который состоит (фиг. 2) из задающего генератора 25, подключенного к входу пьезочувствительного элемента 10, выход последнего соединен с усилителем 26, который подключен к преобразователю 27 частота-напряжение, соединенному одновременно через низкочастотный фильтр 28 с регистратором 29 и через высокочастотный фильтр 30 с усилителем мощности 3 1, который соединен с одним из входов сумматора 21, подключенного к обмотке 19 электромагнитного компенсатора 18.

Устройство работает следующим образом.

В общем случае усилие М Й1 приходящееся на опорный элемент 8

MK) =v,+ р{ ), где Мо — статическая нагрузка обусловленная действием измеряемой массы с и тары

Мо= + 5 j

1 (Ц- динамическая помеха, возникающая при измерении массы в условиях вибрации и тряски, которая состоит

5897

10 () = + p(<)+ (<) 20 В исходном состоянии статическое усилие тарной нагрузки Q компенсируется электромагнитным компенсатором 18, в котором при взаимодействии тока в обмотках 19 и 20 возни25 кает сила Fo, направленная в противоположную сторону, т.е..Ci = — r причем данное равенство устанавливается с помощью регулируемой установки на источнике 22 тока..

З0 Компенсация с помощью электромагнитного компенсатора статической тарной нагрузки G позволяет переписать исходное уравнение в виде

35 3(4) = (ц Я),() Таким образом, при попадании в приемную платформу измерительной подвески 17 измеряемой дозы сель40 хозпродукции возникает сила которая через коромысло 14, опорный элемент 8, шток 7 вызывает на поршне малого диаметра 6 силу

В результате действия поршня малого

45 диаметра 6 силой 1О на мембрану 4 цилиндра 2 гидравлического преобразователя условия 1 со стороны

O жидкости возникает реакция.Р1 - 1О, о причем P = р ->1, где б, — площадь поперечного сече« ния поршня малого диаметра 6

P — удельное давление жидкости, вызванное действием

55 силы f(t). (8) pH) l

Таким образом ва= Рс ФРМФ4Ю<36Я,или обозначив

3 (с) 4®=с ®

1 получим исходное уравнение

Тогда, согласно закону Паскаля, сила Р<, действующая на поршень

1165897 большого диаметра 9 через мембрану большого диаметра 2 равна

Гс с 5-. где )02 — площадь поперечного сечения поршня большого диаметра 9 .

Таким образам, сила Р во стопь() с ко раз больше с ипы, во сколько раз 5) больше э, . Иными словами, гидравлический преобразователь 1 усилия выполняет роль гидростяти-.

)с с

Ч ЕС КОГ О УСИЛИТ Ет)Я P = )(Р ! «

k >соэ(1)(1))т(((.)с«т(т («сипеп) (я (1

Действие с«и)п Р . через мембрану 4 и поршень 9 большого диаметра пг )вдается ня межэ:тектродног простГ я нс т (3 о т)1 г3 О«1 ) Б ствкт ел ьно«. О . )ль! -ti нтя 1 0. «Iрижя (o) О I(НОГЗеохно! IrT(IT 00)iiII sf (60;IIT!TrTI 0 ) иа)((атра 9(«>гр Оg i,(рОкля,)!к«(1 1 Ви IIт Ом 1 2, Таким осзрязом через гидря)3(и)чес.-кий п))еобрязоeÿ Tåf(>«1 передается

fT)- Н, ) « i ii(С>Г (ЯЯ i ОЬ((3".".Я ((I (, ) . ОГ,((B

Т, (. )К, . Г(.сЕ. 3 О

«1» I)e ) )3)т (Е((ЬН)-.(ц - i., (3 (Еit т! 0 П e«toòâ«(Q( (. . If)(rI .((! - (t ) )Tpri Э r O ) (т! (3

l д (.".. . )я метить «=: .тo б i(яГ с)ця(ЗН ис

l стльзовянию в нргдпа(аемом ус трой-eIrT3e гицрявлическо 0 преобрязояа гля 1 и пьезочувст)тителт ногo эле— тмсн (я 1 0 в !1(3 ) сэ(тсут ст>)уют свободные конеб:.-,Ния измерительной систе( мы p) T1;) -T . e, исходног урав >e)))>е

МОЖНО ЗЯПИСЯТЬ

t2 "J z I2i iт действуioitte(ня ряб Очу(() поверхнОсть пьезочувствительного э)(ементя 10 (Й)((г, 2), пОзволяет получить НЯ выходе п )еобразователя 24 частота-. напряжение сигнал F, ф ., имею)((ий

О постоянную составляю)т(ую F

7 поо(торциональную изм"-Ояемои массы (1 и пере сенную Х т(>), протторциос нальную динамической (10)tete Ф (ь) . (1(гь(ал ((1) одновт)еме>тно поступает па входы низкочастотного 28 и I>b)r(0T(O«-«Яс"1 О r>(01 O 3 0 С))(>пт 1 p 0)3, la т)ьтхоце низкс)частотного фильтра 28 выделяется Цс) постоянная составляющая пропорциональная измеряе— мой массе, которая поступает на вход регистратора 29. kla выходе

5 высокочастотного фильтра 30 вы— деляется сигнал U (<) {фиг. 3) пропорциональный динамический помехе (с .(4), который через усилитель

31 мощности поступает на один из входов сумматоров 21, второй вход которого соединен с регулируемым источником 22 тока, а выход с обмоткой 19 электромагнитного компенсатора 18, что вызывает в последнем переменную силу j Ct) позволяющую компенсировать динамическую --.. - и .

Существенное отличие предлагае. мого массоизмерительного устройства

7Q состоит в том, что здесь отсутствует при измерении массы перемещение элементов устройства, т.е. исключеI1a помеха от свободных колебаний измерительной подвески р 1(.), бла-!

« .5 годяря чему значительно повышается его помехозащищенность от тряски и вибраций. Кроме того, электромагнитный компенсатор, благодаря

peI y.1èðóeì0ìó источнику постоянного тока, позволяет койт>енсировать статическую тарную нагрузку я обратная связь от преобразователя пьезочувствительного элемента через высокочастотный фильтр, уси35 литгль мощности и сумматор позволяет компенсировать динамическую помеху !)((Ц вызванную инерционными силами измеряемой массы и тары.

Таким образом, предлагаемое

49 устройство позволяет с необходимой степенью точности контролировать . в условиях вибрации и тряски малые дозы сельхозпродукции.

Испытания макетного образца, 45 проведенные при оценке качества

)знесения минеральных удобрений, покаэь>вают, что предлагаемое устройство обладает требуемо9 надежностью и точностью работы. При измерении

И порций минеральных удобрений массой

2,5-125 r погрешность составляет 0,007 г.

11б5897

1165897

Ilute. Г

u odr преобразователя

Фив. J

Составитель В.Ширшов

Редактор А.Шандор Техред М,Пароцай Корректор M.Ïoæî

Заказ 4299/33 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 г

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4