Магнитоэлектрический динамометр

 

1. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ даНАМОМЕТР,содержащий чув ствительный элемент на упругом подвесе, подвижную катушку силовой компенсации с двумя обмотками отрицательной жесткости , генератор импульсов, соединённый с ключом в цепи отрицательной жесткости, стабилизатор тока, неподвижную магнитную систему, первый модулятор, соединенный с катушкой силовой компенсации, датчик перемещения , подключенный к усилителю, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования , в него введены два переключателя и второй модулятор, подключенный к генератору импульсов и к управляющему входу первого модулятора , а катушка силовой компенсации соединена через два переключателя с обмотками отрицательной жесткости i и подключена к выходу стабилизатора тока, причем, управляющие входы пе (Л реключателей соединены с выходом второго модулятора, а управляющий с: вход ключа в цепи отрицательной жесткости соединен с генератором импульсов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (11) (51)4 G 01 L 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ВСЕГОИИИ 4 Я

И, :;,13

ИЬЛИОТЕН;1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:(2i) 3713078/24-10 (22) 20.03.84 ,(46) 23.08.85. Бюл. № 31 (72) В,С.. Моисейченко, В.И. Лобан, .В.Л. Романов и В.А. Цветков (7i) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. M.È. Ка" линина (53) 531.781(088.8) (56) Моисейченко В. С. Модуляционные преобразователи с интеграторами.

Измерительная техника, 1980, ¹- 9.

Авторское свидетельство СССР.

¹ 473911, кл. G 01 L 1/08, 1975. (54)(57) 1. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

ДИНАМОМЕТР,содержащий чувствительный элемент на упругом подвесе, подвижную катушку силовой компенсации с двумя обмотками отрицательной жесткости, генератор импульсов, соединенный с ключом в цепи отрицательной жесткости, стабилизатор тока, неподвижную магнитную систему, первый модулятор, соединенный с катушкой силовой компенсации, датчик перемещения, подключенный к усилителю, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в:него введены два переключателя и второй модулятор, подклю- ченный к генератору импульсов и к управляющему входу первого модулятора, а катушка силовой компенсации соединена через два переключателя с обмотками отрицательной жесткости и подключена к выходу стабилизатора тока, причем, управляющие входы переключателей соединены с выходом второго модулятора, а управляющий вход ключа в цепи отрицательной жесткости соединен с генератором импульсов.

Ц.1

1174790 с

2. Динамометр по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью компенсации влияния веса подвижной системы, он снабжен двойным переклсочающим ключом, а обмотки отрицательИзобретение относится к информационно-измерительной технике и может найти:пирокое применение для точных измерений усилия, массы, плотности, веса различных тел в широком диапазоне.

Цель изобретения — повышение точности преобразования и компенсация влчяния веса подвижной .системы.

На фиг. 1 изображена конструкция 10, предлагаемого устройства, общий вид; на фиг.2 — структурная схема устройства; на фиг,3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.4 — двойной .переключающий ключ. . 1

Устройство состоит из.катушки 1 .силовой компенсацИи, двух обмоток

2 отрицательной жесткости (ООЖ), упругого подвеса 3, постоянного магнита 4, магнитойровода 5, емкостного 20 . датчика б, имеющего неподвижный электрод 7, стабилизатор 8 тока, ключ 9 коммутации, модулятор 10, ключ 11 коммутации силовой катушки, импульсный модулятор 12, усилитель 25, 13.

Измеряемое усилие Р„ воздействует (фиг; 1) на чувствительный элемент динамометра подвижную часть, содержащую на общем каркасе катушку 1 З0 силовой компенсации с двумя ООЖ 2 по краям.. Подвижная часть закреплена с основанием с помощью упругого подвеса 3. Катушка 1 силовой компен- : сации расположена в рабочем зазоре магнитной системы с постоянным магни- том 4 и магнитопроводом 5. С подвиж- ной частью жестко соединены пластина б емкостного датчика перемещения, неподвижный электрод 7 которого закреплен на магнитопроводе 5. Последовательно соединенные ООЖ 2 через переключаюшсиеся ключи на транзисторах Т, Т» и Т„, Т, соединены последовательно с катушкой 1 силовой ком-, ной жесткости соединены между собой последовательно через указанный ключ, к управляющему входу которого подключен генератор им пульсов. пенсации и подключены к стабилизатору 8 тока.

Ключ 9. коммутации ООЖ управляется от модулятора 10, а ключ 11 (транзисторы Тс и Т ) коммутации катушки силовой компенсации — выходным сигналом время-импульсного модулятора

12, преобразующего выходное напряжение U усилителя 13 во временной параметр tx/Т .

Модулятор 10 формирует симметричные импульсы U> управления ключом 9 и тактовые импульсы Ь управления время-импульсным .модулятором 12 (фиг.3). Последний. формирует импульсы Б управления ключом 11 тока s х катушке силовой компенсации, причем при номинальном входном усилии

t> a0,5 Ту, В течение первого полупериода

To /2 модуляции ключи 9 и 11, напри" мер, разомкнуты, а в течение второ- го полупериода замкнуты. Тогда в первом полупериоде на чувствительный элемент динамометра воздейСтвует толь- ко измеряемое усилие Рсс, а жесткость упругого подвеса опредеЛяется .только механической жесткостью Со. Под действием усилия Р„ упругий подвес

3 деформируется и подвижная часть . перемещается на величину Х1. Перемещение Х,С преобразуется емкостным датчиком б в электрический сигнал Ос, поступающий на вход разностного звена. Во втором полупериоде ключ

9 в течение Ty/2, а ключ. 1 1 в течение С„ замкнуты, и на чувствительный элемент воздействует усилие х-. Гс, где. Гсс = BoLeIo Т - усилие д цепи обратной связи магнитозлектрического силового компенсатора с дли- . ной витков Lo катушки 1, расположенной в зазоре с индукцией By. Резуль-, тирующая жесткость упругого подвеса

1174790 з

Во св-йс, где Ьс = L 1 у — величина . отрицательной жесткости, создаваемая обмотками 2 с длиной витков L,. током при градиенте магнитной индукции grad В = у (1 — ширина зазора).

Под действием усилия Fx.- F под- вижная часть перемещается на рас-Рм — FK стояние Х = - †- †. Перемещение Х

co -Ac преобразуется емкостным датчиком в электрический сигнал U который вычитается с сигналом U, разность

kU Uq — Ug усиливается, преобразуется во временной..параметр сд /Т

Сr и ток Тк = Ц вЂ” поступает в катушку

Т

1 силового компенсатора, создавая

ycmu å Ä.; снижающее значение разности сигналов A,U = 01 — Ug до малых величин в автокомпенсационной следящей системе. При достаточно большом значении коэффициента преобразования системы К 5 ИО с достаточной точностью можно считать 5U О, и уравнение преобразования системы запишется в виде

Из выражения измеряемой силы видс„ но, что она в —, 10 раз больше ком4с . пенсирующего усилия, пропорциональна временному параметру tq/Ta, легко преобразуемому в цифру, и не зависит ни от магнитной индукции, ни от тока

10 стабилизатора Q. Таким образом, в предлагаемом динамометре исключаются основные источники погрешности силового компенсатора, обусловленные нестабильностью магнитной индукции и

t5 тока стабилизатора.

Переключением направления тока в

ООЖ во втором полупериоде модуляции эффект отрицательный жесткости сводится к нулю и создается постоянное

20 усилие F = L<Ò В > где Вс .— среднее значение магнитной индукции в области расположения ООЖ. Постоянное усилие F© может быть осуществлено равным весу Р подвижной части и

25 компенсировать его, смещая в ноль нагрузочную характеристику динамометра. Переключение направления. тока в ООЖ легко осуществляется с помощью двойного переключающего ключа (фиг.4)..

l l 74790

ООЖ

Заказ 5175/43

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Пашков Редактор А. Шишкина Техред Л.Микеш Корректор А. Тяско