Электромагнитные весы

 

Изобретение относится к весам с электромагнитной компенсацией нагрузки . Цель изобретения - повьппение точности . Эталонная катушка 10 заданной массы расположена на краю зазора магнитной системы, где края полюсного наконечника и магнитопровода вьтолнены скошенными. Под действием заданного постоянного веса Р катушка 10 смещается вниз и сигнал с фотоприемника 12 усиливается и преобразуется усилителем 20 в постоянный ток 1о который проходит по катушке 10, создавая электромагнитное усилие.Расположение эталонной катушки 10 на краю зазора позволяет полностью использовать рабочий зазор для уравновешивания измеряемого усилия . Постоянный ток 1 в эталонной катушке 10 обуславливает ее постоянный нагрев, что позволяет увеличить нагрев, а с ним и ампер-витки катушс ки и уравновесить достаточно большую величину эталонного веса. 3 ил. (Л / (jO ОО с: gtue.Z

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (5I)4 G 01 G 7 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4030816/ 24- 10 (22) 21.01 ° 86 (46) 15.09.87. Бюл.М 34 (71) Ленинградский политехнический институт им.М.И.Калинина (72) В.Е.Евдокимов, В.С.Моисейченко, Л.К.Рукина и В.М.Трофимов (53) 681.269(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1150492, кл. G Ol G 7/04, 1983.

Патент США У 3786883, кл. 177-210, опубл. 1976. (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВЕСЫ (57) Изобретение относится к весам с электромагнитной компенсацией нагрузки. Цель изобретения — повышение точности, Эталонная катушка 10 заданной массы расположена на краю зазора магнитной системы, где края полюсного наконечника и магнитопровода выполнены скошенными. Под действием заданного постоянного веса P катушка 10 смещается вниз и сигнал с фотоприемника

12 усиливается и преобразуется усилителем 20 в постоянный ток 1, который проходит по катушке 10, создавая электромагнитное усилие. Расположение эталонной катушки 10 на краю зазора позволяет полностью испольэовать рабочий зазор для уравновешивания измеряемого усилия. Постоянный ток I в эталонной о катушке 10 обуславливает ее постоянный нагрев, что позволяет увеличить нагрев, а с ним и ампер-витки катушки и уравновесить достаточно большую величину эталонного веса. 3 ил.

1 133767

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к весам с электромагнитной компенсацией нагрузки. ()

Цель изобретения — повышение точности.

На фиг.l изображена схема конструкции электромагнитных весов; на фиг.2 — структурная схема электричес- 10 кой части; на фиг.3 — график маГнитной индукции в области расположения эталонной катушки.

Электромагнитные весы содержат чувствительный элемент I с грузоприемной чашкой 2 для измеряемого груза 3 с массой m„, упругую подвеску

4 чувствительного элемента 1, датчик перемещения чувствительного элемента, например емкостный датчик, образованный пластинами 5, одна из которых размещена на чувствительном элементе, измерительную катушку 6 силовой компенсации, расположенную в рабочем зазоре магнитной системы. Магнитная система содержит постоянный магнит 7 с полюсным наконечником 8 и магнитопроводом 9.На краю зазора между наконечником 8 и магнитопроводом 9 расположена эталонная катушка 10,несущая щелевой экран 11, с одной стороны которого установлен фотоприемник 12, с другой— осветитель 13, образующие фотодатчик перемещения эталонной катушки 10.

Катушка 10 закреплена, например, с

35 помощью трех радиально натянутых растяжек 14. Измерительная катушка 6 с помощью направляющих стоек 15, расположенных в пазах 16 магнитопровода

9, соединена с чувствительным элементом I. Пластина 5 электрически соединена с входом датчика 17 перемещения, выход которого соединен с преобразователем 18 напряжения а0„ во временной интервал, управляющий модулятором 19. Фотоприемник 12 подключен к усилителю 20 датчика перемещения эталонной катушки, токовый выход которого подключен к входу модулятора

l9. Выход последнего подключен к из50 мерительной катушке 6. Последовательно к усилителю 20 тока подключена эталонная катушка 10. Отсчетное устройство 21 подключено к выходу преобразователя 18.

Электромагнитные весы работают следующим образом.

Эталонная катушка 10 заданной мас- сы m,, т.е. весом Р, -m Ä, расположеI 2 на на краю зазора магнитной системы, где края полюсного наконечника 8 и магнитоировода 9 выполнены скошенными, что обеспечивает постоянный градиент магнитной индукции dB/dx

const в области края зазора, а высота h 1 Ло — высоты эталонной катушки (фиг.3). Под действием заданного постоянного веса P катушка

10 смещена вниз и сигнал дU с фотоприемника 12 усиливается и преобразуется усилителем 20 в постоянный ток I, который проходит по катушке

10 с длиной витков (,, создавая электромагнитное усилие

FÂõ Fñ, » 8о,Iî,(B ср + дВ о где В, = К,В, — среднее значение индукции на краю зазора;

h — высота катушки;

g х — смещение катушки.

Таким образом, электромагнитное усилие Г,„ характеризуется постоянной составляющей Р = (1О В

1, I, К,B, и переменной составляющеи f x W р» a xâ,где W» FîI,pB/

/h (отрицательная жесткость), зависящей от перемещения эталонной катушки, вес эталонной катушки P длина витков 1, и ток I рассчитываются таким образом, чтобы постоянная составляющая F уравновешивала вес Ро т.е Fо = Ро = (010КОB„R переменная f„ компенсировала усилие от жесткости 11, упругого подвеса (растяжки) при перемещении на 1х, т.е °

= W sx Усилие 1„ является усилием о отрицательной жесткости, которое создается соответствующим направлением тока I» обеспечивающим в то же время уравновешивание веса Р . Это возможно только при расположении эталонной катушки на внешнем краю зазора.

При расположении ее на внутреннем краю зазора одно направление тока уравновешивает вес Р, но создает эффект положительной жесткости, другое направление I, хотя и создает отрицательную жесткость, но сила F совпадает с направлением P и не уравновешивает последний.

При отсутствии измеряемого груза

3 с массой m „, т.е. P = m „g, измерительная система нагружена собственным весом P — пассивной тары, которая вызывает начальное смещение

3 1ЗЭ

dx измерительной катушки, что приводит к изменению емкости между пластинами 5. Изменение емкости преобразуется датчиком 17 в электрический сигнал d U „,, который усиливается, выпрямляется и преобразуется преобразователем 18 в относительную длительность t /T,, где Т, — период шйротно-импульсной модуляции.

В течение времени t, в измерительной катушке 6 протекает ток I о» среднее значение импульсного тока

r, = r, с,/Т создает уравновешивающее усилие с

Р = е В Т -а, с где Е, — длина витков катушки 6.

Так как

Ео + Х1о

I о

t е,к,в, где + х1 — дрейф нуля эталонной системы уравновешивания, Еч(Ео td» )

Р, Fl

Ео 1 оТо

В отсчетном устройстве 21 счетчик предварительно сбрасывается на число, дополнением к которому является число импульсов, соответствующее длительности со.

Таким образом, при отсутствии нагрузки в отсчетном устройстве 21 регистрируются нулевые показания при

Ф х1 равно О. При Д, О отсчетное устройство регистрирует этот дрейф, обуславливая погрешность нуля.

При наложении груза 3 с массой

m чувствительный элемент смещается

» вниз на расстояние dx, что вызывает пропорциональное изменение емкости пластин 5, которая преобразуется в напряжение х10» датчиком 17 перемещения. Напряжение а1)» усиливается и преобразуется преобразователем 18 в изменение относительной длительности

t /Т . Среднее значение тока в катушХ о ке

1 =1-

t х оТ создает электромагнитные усилия е (p„+gq) Т, Е„К,Т, уравновешивающие силу тяжести Р„ груза, т.е.

Р» = Р. °

7671

Формула изобретения

Таким образом, измеряемый нес P пропорционален временной длительности с„ и не зависит от изменений магнитной индукции В

Таким образом, эталонная катушка позволяет исключить влияние нестабильности магнитной индукции на результат преобразования, а также нелинейность преобразования, вызванную изменением магнитной индукции от размагничивающего действия тока 1о .

Расположение эталонной катушки на внешнем краю зазора позволяет за счет отрицательной жесткости скомпенсировать практически полностью механическую жесткость упругого подвеса (растяжек) и обеспечить астатический характер уравновешивания веса эталонной катушки. При отсутствии жесткости эталонная катушка находится в положении безразличного равновесия, и приведенный к входу механический (смещение подвижной части) и электрический дрейфы нуля не сказываются на результате преобразования

P B TGK I „°

Отсутствие дрейфа нуля электронной системы уравновешивания исключает также и составляющую погрешности чувствительности измерительной системы уравновешивания, вызываемую им.

Расположение эталонной катушки на краю зазора, т.е. в обычно не используемой области, позволяет эффективно, практически полностью испольэовать рабочий зазор для уравновешивания измеряемого усилия. Постоянный ток в эталонной катушке обуславливает постоянный нагрев катушки, что позволяет значительно увеличить его, а с ним и ампер-витки катушки и уравновесить достаточно большую величину эталонного веса.

Электромагнитные весы, содержащие грузоприемную чашку, установленную на чувствительном элементе, имеющем катушку силовой компенсации и датчик положения, подключенные к одной схеме электрического уравновешивания и отсчета, эталонную катушку с заданной массой, закрепленную на упругом подвесе, и датчик положения эталонной катушки, подключенные к другой электрической схеме уравновешивания, общую для эталонной и катушки силовой

1337671

eve. 1

ЯигЗ

Составитель В.Ширшов

Редактор М.Петрова Техред Л.Олейник Корректор Л.Пилипенко

Заказ 4118/36

Тираж 693 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 компенсации магнитную систему, образованную постоянным магнитом, прикрепленным к нему полюсным наконеч— ником образован рабочий зазор, в котором размещена катушка силовой компенсации, о т л и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью повышения точности, в них рабочий зазор расположен в нижней части магнитной системы, а края магнитопровода и полюсного наконечника у наружной части зазора выполнены скошенными и в образованной расширенной области рабочего зазора расположена эталонная катушка.