Весы с электромагнитным уравновешиванием

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике. Цель изобретения - повьппение точности. На выходе буферного усилителя 16 формируется напряжение, эквивалентное истинному значению измеряемой массы, поскольку значение компенсационного тока с выхода регулирующего усилителя 12 корректируется сигналами температурных поправок на погрешность измерения при уравновешивания значительных масс от саморазогрева катушки 10 компенсатора 6 и постоянного магнита 8, имеющих соответствующую величину и знак. Поэтому на инвертируюпщй вход буферного усилителя 16 поступает ток, - строго эквивалентный измеряемой массе , числовое значение которой считывается с цифрового индикатора 15, 1 3.п. ф-лы, 3 ил. (Л (,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК. (51)4 G 01 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4035693/24-10 (22) 10.02.86 (46) 15.11.87. Бюл. 11- 42 (71) Ленинградский завод "Госметр" (72) В.Л. Романов, Е.И.Деньщиков, Н.А.Безрядин и С.П.Барашкова (53) 681.269(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 678934, кл. G 01 G 7/00, 1977.

Заявка ФРГ N -,3213016, кл. G 01 G 7/02,опублик. 1983. (54) ВЕСЫ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ УРАВНОВЕШИВАНИЕМ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности. На выходе.SU 1352ßÄÄ А1 буферного усилителя 16 формируется напряжение, эквивалентное истинному значению измеряемой массы, поскольку значение компенсационного тока с выхода регулирующего усилителя 12 корректируется сигналами температурных поправок на погрешность измерения при уравновешивания значительных масс от саморазогрева катушки 1О компенсатора 6 и постоянного магнита 8, имеющих соответствующую величину и знак.

Поэтому на инвертирующий вход буферного усилителя 16 поступает ток, строго эквивалентный измеряемой массе, числовое значение которой считывается с цифрового индикатора 15, 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

13522

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

Цель изобретения — повышение точности. г, На фиг.1 показана схема весов с электромагнитным уравновешиванием; на фиг.2 — вариант расположения датчиков температуры; на фиг.3 — конструктивное расположение. элементов тем- 1р . пературной коррекции.

Весы с электромагнитным уравновешиванием содержат подвеску 1 с грузоприемной чашкой 2 для измеряемого груза 3, ограничительный аЫР15 ("струнку") 4, коромысло 5, магнитоэлектрический компенсатор 6, содер— жащий магнитопровод 7 с постоянным магнитом 8, полюсный наконечник 9 и катушку 10 компенсатора, которая 2р жестко связана с коромыслом 5 и расположена в зоне магнитопровода 7, датчик 11 разбаланса, связанный с регулирующим усилителем 12, регулируемые упоры 13, ограничивающие угол 25 заклонения коромысла 5.

Весы также содержат аналого-цифровой преобразователь 14, выходом подключенный к цифровому индикатору 15, буферный усилитель 16 с сопротивлени- gp ем 17 обратной связи и постоянным резистором 18, катушку 19 (датчик температуры магнита), контактирующую с постоянным магнитом 8 и выполненную из медного провода, аналоговые преобразователи 20 и 21 сигнала, дифференциальный усилитель 22 тока коррекции катушки 10 компенсатора 6 и дифференциальный усилитель 23 тока коррекции катушки 19.

Инвертирующий вход буферного усилителя 16 связан по одному каналу через последовательно соединенные катушки 10 и 19 с выходом регулирующего усилителя 12, по другому каналу через первый аналоговый преобразователь 20 сигнала — с выходом дифференциального усилителя 22, инвертирующий вход которого связан с выходом, а неинвертирующий вход — с входом катушки 10.

По третьему каналу инвертирующий вход буферного усилителя 16 связан через второй аналоговый преобразователь 21 с выходом дифференциального

55 усилителя 23, инвертирующий вход которого связан с выходом с, а неинвертирующий вход — с выходом d катушки

19 (датчика температуры магнита 8).

35 2

Неинвертирующий вход буферного усилителя 16 связан через постоянный резистор 18 с общей шиной питания.

Выход буферного усилителя 16 связан с входом аналого-цифрового преобразователя 14.

На фиг.2 показано расположение двух катушек 19 (двух датчиков температуры) и двух регулировочных резисторов 24, включенных параллельно каждой катушке 19, одна из катушек 19 контактирует с N — полюсом постоянного магнита 8, вторая — с S-полюсом (соединены последовательно) . Электроэлементы 25 (буферный усилитель 16, аналоговые преобразователи 20 и .21 сигнала, дифференциальные усилители 22 и 23) прикреплены через изоляционную прокладку 26 (фиг.3) к магнитопроводу 7 под постоянным магнитом 8 и изолированы от внешней среды двумя слоями 27 и 28 термоизолятора с внут ренним экраном 29 из теплопроводящего материала.

Весы работают следующим образом.

В исходном состоянии коромысло 5 с катушкой 10 компенсатора 6 находится в состоянии равновесия, при котором сигнал с датчика 11 близок к нулю и выходной ток Х„ регулирующего усилителя 12 равен нулю. В этом состоянии падение напряжения на сопротивлении 17 обратной связи буферного. усилителя 16 равно нулю и на цифровом индикаторе 15 фиксируется нулевое значение массы. При установке груза 3 на грузоприемную чашку 2 коромысло 5 заклоняется до упора 13 и перемещение подвижного элемента датчика ll вызывает появление на выходе датчика 11 сигнала Б,„,„, преобразуемого усилителем 12 в компенсационный ток I„, установившееся значение которого пропорционально взвешиваемой массе.

Протекание компенсационного тока

Х„ через катушку 10, выполненную из медного провода, приводит к выделению в ней тепла . Чем больше мощность, рассеивания в обмотке катушки 10, тем выше ее температура, процесс установления которой носит экспоненциальный характер, при этом изменяются суммарная длина обмотки и ее. активное оммическое сопротивление. Увеличение длины обмотки вызывает увеличение коэффициента преобразования компенсатора б, а следовательно, ве1352235 дет к уменьшению компенсационного тока, что проявляется изменением показаний на цифровом индикаторе 15 в течение времени установления температуры обмотки катушки 10 при данной взвешиваемой массе.

Незаметное на электронных весах с емкостью отсечной шкалы до 10 ед.

4 изменение становится ощутимым при расширении диапазона автоматического уравновешивания до 10 — 10 ед. от6 счетной шкалы в безгирных электронных весах.

Различие коэффициентов температурного относительного удлинения медного провода и температурного коэффициента сопротивления меди позволяет с помощью прецизионного дифференциального усилителя 22 выделить составляющую температурной погрешности компенсатора 6, вызванную удлинением обмотки катушки 10, и сформировать компенсационное воздействие 6?„ с помощью аналогового преобразователя 20, имеющего регулируемый коэффициент передачи напряжения.

Компенсационное воздействие aI с выхода аналогового преобразователя

20 сигнала поступает на инвертирующий вход буферного усилителя 16. За счет многократного наложения и снятия измеряемой массы изменением коэффициента передачи аналогового греобразователя 20 сигнала добиваются положения, при котором динамика изменения компенсационного тока при саморазогреве катушки 10 компенсируется соответствующим по величине и обратным по знаку компенсационным таком

Л Т„, .

Последующая работа весов сопряжена с передачей тепла от катушки 10 постоянному магниту 8 через полюсный наконечник 9 и магнитопровад 7. Масса элементов магнитоэлектрического компенсатора 6 значительíî больше массы катушки 10, поэтому больше их теплоемкость и постоянная времени установления температуры постоянного магнита 8 за счет саморазогрева катушки 10 компенсационным током IK.

Температурный коэффициент магнитной индукции, например, для сплава 14

ЮНДК24 (материал постоянного магнита 8) по ГОСТ 17809-72 составляет до о

15Х на 1 С, что создает при нагреве значительную погрешность измерения и для ее компенсации введена катушка

19, соединенная через дифференциальный усилитель 23 тока коррекции температуры магнита 8 и аналоговый пре5 образователь 21 сигнала с регулируемым коэффициентом передачи с инвертпрующим входом буферного усилителя 16.

Сопротивление катушки 19 выбираl0 ется в 10 — 20 раз меньше сопротивления обмотки катушки 10.

Применение буферного усилителя 16 позволяет сделать регулировку температурной коррекции независимой от регулировки цены деления шкалы цифрового индикатора 15, поскольку на вход буферного усилителя 16 вводятся токовые корректирующие сигналы — Ь1.(curli,g нал коррекции температуры магнита)

20 и AI«(сигнал коррекции тока катушки компенсатора), находящиеся в пропорциональной зависимости от тока компенсации I и соответствующих температурных коэффициентов составляю25 щих мультипликативной погрешности компенсатора 6. Выходной сигнал на аналого-цифровой преобразователь 14 формируется с помощью буферного усилителя 16.

Для исключения влияния магнитного поля (потока) рассеивания, создаваемого катушкой 19 на поле основного пастаяннога магнита 8, катушка 19 выполняется в виде двух обмоток медного провода, намотанных на металлическом каркасе бифилярно.

Для повышения точности термокомпенсации и улучшения ее динамических характеристик (отслеживания скорости

40 изменения окружающей температуры) в варианте выполнения весов предусмотрены две катушки 19 датчика температуры магнита 8 (фиг.2). Одна из катушек 19 контактирует с S-полюсом

45 пастояннога магнита 8 через окно в магнитопроводе 7, а вторая — с N-полюсом через аналогичное окно в полюсном наконечнике 9.

С помощью шунтирующих регулиро50 вочных резисторов 24 устанавливается степень влияния каждой из катушек 19 на глубину термокоррекции температурной погрешности магнита 8.

Для исключения влияния термо-ЭДС

55 в узлах соединений электроэлементов схемы весов все ее компоненты выполняются с максимальной плотностью объемной компановки, располагаются в непосредственной близости от магнито5 135 провода 7 (фиг. 3) и изолируются от внешней среды двумя слоями 27 и 28 термоизолятора и экраном 29.

Каркас катушки 19 датчика температуры магнита выполняется из материала с высокой теплопроводностью (медь, алюминий, бериллевая бронза и другие). Обмотка катушки 19 выполняется иэ медного провода, наматываемого бифилярно с целью исключения появления собственного магнитного потока обмотки, Катушка 19 устанавливается в отверстие магнитопровода 7 или полюсного наконечника 9 по посадке и крепится теплопроводящим клеем (например, силиконовым).

На выходе буферного усилителя !6 формируется напряжение, эквивалентное истинному значению измеряемой массы, поскольку значение компенсационного тока I с выхода регулирующего усилителя 12 коррректируется сигналами Ь1 и дХ„, темпера! урных поправок на погрешность измерения при уравновешивании значительных масс от саморазогрева катушки 10 компенсатора 6 и постоянного магнита S, имеющими соответствующую величину и знак.

Поэтому на инвертирующий вход буферного усилителя 16 поступает ток, строго эквивалентный измеряемой массе, числовое значение которой с высокой точностью измерения считывается с цифровоro индикатора 15, имеющеro емкость 10 — 10 ед.

2235 нечником постоянного магнита, датчик температуры постоянного магнита, аналого-цифровой преобразователь, выход

5 которого подключен к цифровому индикатору, и источник питания, о т л ич а ю щ и е с я тем, что, с целью повышения точности, в них введены два дифференциальных усилителя, два аналоговых преобразователя сигнала и буферный усилитель, причем другой конец катушки силового компенсатора соединен с инвертирующими входами дифференциальных усилителей и одним выводом датчика. температуры постоянного магнита, другой вывод которого соединен с неинвертирующим входом второго дифференциального усилителя и с инвертирующим входом буферного усилителя, к,которому подключены выходы аналоговых преобразователей сигнала, входы которых соединены с выходами соответствующих дифференциальных усилителей, неинвертирующий вход

?5 первого из которых соединен с выходом регулирующего усилителя, выход буферного усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а его инвертирующий вход — с источником питания, причем дифференциальные усилители, буферный усилитель и аналоговые преобразователи сигналов расположены на магнитопроводе под постоянным магнитом и изолированы от внешней среды двумя слоями 36 термоизолятора с внутренним экраном из теплопроводящего материала.

Формула изобретения

1 . Весы с электромагнитным уравновешиванием, содержащие коромысло с датчиком отклонения, подключенным к входу регулирующего усилителя, выход которого соединен с одним концом катушки силового компенсатора, закрепленной на коромысле и размещенной в зазоре между магнитопроводом и нако2. Весы по п.1, о т л и ч а ю—

4() щ и е с. я тем что в него введены дополнительный датчик температуры, выполненный в виде медной катушки, расположенной у другого полюса постоянного магнита и контактирующей с ним, причем катушки обоих датчиков температуры шунтированы резисторами и соединены между собой последовательно.

135ZZ35

@АЗ

Составитель В.Ширшов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор И.Муска

Редактор М.Петрова

Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5553/36

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проект а оектная 4