Весы с электромагнитным уравновешиванием

 

Изобретение относится к области весоизмерительной техники. Цель изобретения - повышение точности. При наложении груза 3 чувствительный элемент 4 смещается вниз, что вызывает пропорциональное изменение емкости пластин 5, которая преобразуется в напряжение. Оно усиливается и преобразуется в изменение относительной длительности. Среднее значение тока в катушке создает электромагнитные усилия, уравновешивающие силу Р тяжести груза. Измеряемая сила Р пропорциональна .временной длительности и не зависит от индукции. Косоугольный рабочий зазор и обмотка эталонной катушки 11 с переменным по высоте числом слоев витков позволяют эффективно использовать зазор и получить постоянные значения отрицательной жесткости при перемещении катушки до 1 мм и более. Расположение эталонной катушки 11 в зазоре с линейным изменением индукции позволяет обеспечить астатический характер уравновешивания массы эталонной катушки 11. 3 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

5 А1 (19) 01) (504С01 G 7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4052201/24-10 (22) 11.03.85 (46) 07.05.88. Вюл. № 17 (71) Ленинградский политехнический институт им. M.È. Калинина (72) В.Е. Евдокимов, В.С. Моисейченко, Л.К. Рукина и В.М. Трофимов (53) 681.269(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1150492, кл. G 01 G 7/04) 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1337671, кл. G 01 G 7/04, 21.01.86. (54) ВЕСЫ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ УРАВНОВЕШИВАНИЕМ (57) Изобретение относится к области весоизмерительной техники. Цель изобретения — повышение точности. При наложении груза 3 чувствительный элемент 4 смещается вниз, что вызывает пропорциональное изменение емкости пластин 5, которая преобразуется в напряжение. Оно усиливается и преобразуется в изменение относительной длительности. Среднее значение тока в катушке создает электромагнитные усилия, уравновешивающие силу Р„ тяжести груза. Измеряемая сила Р„ про" порциональна .временной длительности и не зависит от индукции. Косоугольный рабочий зазор и обмотка эталонной катушки 11 с переменным по высоте числом слоев витков позволяют эффективно использовать зазор и получить постоянные значения отрицательной жесткости при перемещении катушки до

1 мм и более. Расположение эталонной катушки 11 в зазоре с линейным изменением индукции позволяет обеспечить астатический характер уравновешивания массы эталонной катушки 11. 3 ил.

1394055

И зобретение относится к весоизмерительной технике.

° ° °

Цель изобретения — повышение точости.

На фиг. 1 показаны весы с электромагнитным уравновешиванием, общий вид, на фиг. 2 — структурная схема весов; на фиг ° 3 — кривая магнитной индукции в наружной краевой области зазора,10

Бесы с электромагнитным уравновешиванием содержат чувствительный эле1 ент 1 с грузоприемной чашкой.2 для змеряемого груза 3 массой m„, систеупругой подвески чувствительного лемента 4, датчик перемещения чувстительного,элемента, например емкост-, и датчик, образованный пластинами 5, змерительную катушку 6 сйловой коменсации, расположенную в рабочем 20 азоре магнитной системы. Магнитная система содержит постоянный магнит 7 с верхним полюсным наконечником 8 и магнитопроводом 9. В нижнем зазоре, образованном магнитопроводом 9 и ниж- g5,, íèì полюсным наконечником.lO, располо жена эталонная катушка 11, несущая подвижный электрод 13 емкостного дат, чика перемещения эталонной катушки ll, Последняя закреплена, например, с по- 3О ,мощью трех радиально натянутых растяжек 12. Измерительная катушка 6 скреплена с пластиной 5 и с рамой системы упругой подвески, Пластина 5 емкост,ного датчика электрически соединена (фиг, 2) с преобразователем 14 напря35 жения b Ux во временной интервал, со единенным с модулятором )5. Злектрод

13 емкостного датчика перемещения подключен к усилителю 16, токовый выход усилителя 16,- к входу модулятора 15, выход которого подключен к измерительной катушке 6. K усилителю

16 тока подключена эталонная катушка

11, к выходу преобразователя 14.— отсчетный прибор 17.

Весы работают следующим образом.

Зталонная катушка заданной массы

m„ т.е. весом Р = m, расположена (фиг, 1) в нижнем зазоре магнитной

50 системы со скошенным магнитопроводом, что обеспечивает постоянный градиент

dB магнитной индукции — canst в за х зоре, и высота его h h высоты эталонной катушки (фиг. 3) . Под действием заданного постоянного веса Р, катушка 11 смещена вниз, и сигнал а Б, электрода 13 усиливается и преобразуется усилителем 16 в постоянный ток 1, который проходит по катушке l l с длиной витков 1, создавая электромагнитное усилие

Г „= Р+ 1,„= 1 I (В, + —.hx), ЕВ о где В = К В вЂ” среднее значение инар ь о дукции на экране зазора;

h — высота катушки; дх - смещение катушки.

Таким образом, электромагнитное усилие Р „ характеризуется постоянной составляющей F = 1 К,В 1 и переменной составляющей f„ = w,,дх, зависящей от перемещения дх эталонной катушки, где w, 1 1 ° ЬВ/h — отрицательная жесткость.

Вес эталонной катушки P, длина витков 1 и ток I рассчитываются таким образом, чтобы постоянная составляющая F уравновешивала вес Рь, т. е. Fo Р„= 1 Io К В„, а переменная компенсировала усилие от жесткости ч упругого подвеса (растяжки) при перемещении на Ь х, т. е. f < w, дх.

Усилие f „является усилием отрицательной жесткости, которое создается соответствующим направлением тока I обеспечивающим в то же время уравновешивание Р

При отсутствии измеряемого груза массой m„, т,е. Р = m g, измерительная система нагружена собственным ве сом Р "пассивной" т ары, ко тор ая вызывает начальное смещение д х измерительной катушки, что приводит к изменению емкости между пластинами 5, преобразующейся в электрический сигнал Ь U который усиливается, вы" прямляется и преобразователем 14 напряжения во временной интервал преобразуется в относительную длительность

Е /Т, где Т вЂ” период широтно-импульсной модуляции, В течение времени t в измерительной катушке 6 протекает ток I, среднее значение импульсного тока I

to I — создает уравновешивающее усиь т å F = 1, В т —Ò,,rpe 1,- длина о о витков катушки 6 .

Так как

Р + 6 то

Р 1<(Рo + йo ) В отсчетном приборе 17 счетчик предварительно сбрасывается на число, дополнением к которому является число импульсов, соответствующее длительности

Такйм образом, при отсутствии Р„

= О в отсчетном приборе 17 регистрируются нулевые показатели при + Ь = О.

При d Ф О отсчетный прибор 17 регистрирует этот дрейф, обуславливаюший погрешность нуля.

При наложении груза 3 массой m„ чувствительный элемент смещается вниз на расстояние х, что вызывает пропорциональное изменение емкости плас тин 5, которая преобразуется в напря" жение Ь U„. Напряжение А11„ усИливается и преобразуется преобразовагелем

14 в изменение относительной длительности С„/Т, Среднее значение тока в к катушке 1„= I —, создает электромаго нитное усилие

Р =11ВТ,, о

1о КоТо уравновешивающее силу тяжести Р„груза, т.е. Р„= F„. Таким образом, измеряемый вес Р„ пропорционален временной длительности t è не зависит от индукции В.

Косоугольный рабочий зазор и обмотка эталонной катушки с переменным по высоте числом слоев витков позволяет 10 эффективно использовать зазор и получить большие постоянные значения отрицательной жесткости при перемещениях катушки до 1 мм и более. Расположение .эталонной катушки в зазоре с линейным 45 изменением индукции позволяет за счет отрицательной жесткости скомпенсировать практически полностью механическую жесткость упругого подвеса (растя3 139405 где + d дрейф нуля эталонной системы уравновешивания, 5 ф жек) и обеспечить астатическпй характер уравновешивания веса эталонной катушки. При отсутствии жесткости эталонная катушка находится в положении безразличного равновесия и приведенный к входу механический (смещение подвижной части Ь х„) дрейф нуля не сказывается на результате преобразования Р в ток I, так как d

+ х (ч — ъ )=О.

Отсутствие погрешностей дрейфа нуля эталонной системы уравновешивания исключает также и составляющую погрешностт чувствительности измерительной системы уравновешивания, вызываемую им.

Формула изобретения

Весы с электромагнитным уравновешиванием, содержащие чувствительный элемент на упругом подвесе с грузоприемной чашкой, магнитную систему в виде постоянного магнита с верхним и нижним полюсными наконечниками и магнитопроводом, катушку силовой компенсации, расположенную в кольцевом зазоре между верхним полюсным наконечником и магнитопроводом, датчик положения чувствительного элемента, эталонную катушку с емкостным датчиком положения и электрическую схему уравновешивания и отсчета, к которой подключены катушка силовой компенсации, эталонная катушка и датчики положения, отличающиеся тем, что, с целью повышения точности, между нижним полюсным наконечником и магнитопроводом образован кольцевой зазор с линейно меняющейся по высоте шириной, который с внутренней стороны ограничен цилиндрической поверхностью нижнего полюсного наконечника, а с наружной стороны — поверхностью усеченного конуса, при этом эталонная катушка выполнена с линейно изменяющимся числом витков в слое и распо" ложена в этом зазоре.

1394055

Составитель В. Ширшов

Техред Л.Сердюкова

Ре,,фактор О, Юрковецкая

Корректор А. Обручар

Заказ 2209/37

Тираж 717

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4