Электромагнитные цифровые весы

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения. Для этого чувствительный элемент 1 с чашкой 2 для груза 3 подвешен на упругодеформируемой пх двескё 4 и связан с электромагнитным компенсатором в виде . катушки 11 и магнита. Для компенсации жесткости подвески 4 и токовводов 14 катушки II использована упругодеформируемая система 23 в виде пружин, одни концы.которых закреплены на кронштейне 20, прикрепленном . к чувствительному элементу 1 , а другие через узлы 26 и 27 выборки веса тары связаны с основанием 28 весов. Натяжением пружин компенсируют вес чувствительного элемента 1 и половину веса наибольшей нагрузки. Отсчет веса произвсдится по блоку цифрового отсчета 45 и отсчетному устройству 46, которые через аналого-цифровой прробразоватепь 44 связаны с выходом усилителя 16 некомпенсации. 5 з.п. ф-лы, 5 ил, с СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (58 4 С 01 7 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

П0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4263474/24-10 (22) 16.06,87 (46) 23.02.89. Бюп. ¹ 7 (71) Ленинградский завод "Госметр"

Ленинградского производственного объединения "Вибр атор" (72) С.А.Элькинд, А.Я.Шенфельд, В.М.Трофимов и О.Н.Макаров (53) 681 ° 269 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1200132, кл. G 01 G 7/04, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1150492, кл. G 01 G 7/04, 1983.. (54) ЭЛЕИ .РОМАГНИТНЫЕ ЦИФРОВЫЕ ВЕСЫ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения. Для этого чувствительный элемент 1 с чашкой 2 для груза 3 подвешен на

„„SU,„, 1460618 А1 упругодеформируемой щ>двеске 4 и связан с электромагнитным компенсатором в виде, катушки 11 и магнита.

Для компенсации жесткости подвески

4 и токовводов 14 катушки 11 испапьзована упругодеформируемая система

23 в виде пружин, одни концы которых закреплены на кронштейне 20, прикрепленном к чувствительному элементу 1, а другие через узлы 26 и 27 выборки веса тары связаны с основанием 28 весов. Натяжением пружин компенсируют вес чувствительного элемента 1 и половину веса наибольшей нагрузки. Отсчет веса производится по блоку цифрового отсчета 45 и отсчетному устройству 46, которые через аналого-цифровой преобразова. тель 44 связаны с выходом усилителя

16 некомпенсации. 5 з.п. ф-лы, 5 ил, 1460618

Изобретение относится K весоизмерительной технике, в частности к весоизмерительным устройствам с электромагнитной системой уравнове5 шив ания.

Цель изобретения — повышение точности, На фиг.1 представлена общая схема весов; на фиг.2 — то же, вид 10 сверху; на фиг.3-5 — . варианты выполнения упругодеформируемой систеMbl °

Весы содержат. подвижный чувстви тельный элемент (ЧЭ) 1 с верхней . грузоприемной чашкой 2 для измеряемого груза 3, подвешенной на упругодеформируемой подвеске 4, например, параллелограммного типа, состоящей из лент (пружин) 5 - 8 и промежуточ- 20 ных рычагов 9 и 10, Чувствительный элемент 1 снабжен катушкой 11, pasмещенной в зазоре 12 электромагнитного компенсатора 13 и подключенной через "безмоментные" токовводы 14 к выходу 15 усилителя 16, флажком 17 преобразователя 18 некомпенсации (ПН), подключенного к входу 19 уси- . лителя 15, а также кронштейном 20, на котором жестко закреплены первые концы (механические выходы) 21 и 22 упругодеформируемой системы 23.

Вторые концы (механические выходы)

24 и 25 упругодеформируемой системы

23 соединены через узлы 26 и 27 вы- 35 борки веса тары, создающие растяжение АЬ, и h.h и аоответствующие тарировочные усилия F и Ртт Ф с основанием 28. Для формирования упругодеформируемой системы 23 исполь- 4С эуются элементы типа винтовых пружин 29 и 30 (или лент, спиралей и т.д.), выполненных из материала с температурным коэффициентом линейного расширения, равным темпеРатуР- 45 ному коэффициенту линейного расширения упругодеформируемой подвески 4 и его лент 5-8, Для увеличения стабильности упругодеформнруемой системы 23 винтовые пружины 29 и 30 (фиг.2) выполнены с намоткой в противоположные стороны, закреплены своими концами 21 и

22 на кронштейне 20, а концами 24 и

25 - на общей планке 31, подсоединен-55 ной к узлу 26 выборки веса тары, причем пружины 29 и 30 расположены симметрично и по обе стороны относительно оси О, 0 упругодеформируемой подвески 4, поскольку в этом случае

"паразитные" моменты M u M раз П1 па 9 виваемые при растяжении пружин 29 и

30 на расстояние Lh,, направлены в противоположние стороны и не вызывают дополнительного разворота подвески 4 вместе с ЧЭ 1. Место установки пружин 29 и 30 выбирается из конструктивных соображений в любом месте ЧЭ 1, в том числе и по линии

0 0 Q 1 и его чашки 2, а также справа от последней.

Кроме этого, кронштейн 20 снабжен дополнительным упругим элементом (пружиной) 32, имеющим на порядок меньшую жесткость по отношению к пружинам 29 и 30 и растяжение которого на величину ДЬ позволяет обеспечить большую плавность тарирования ЧЭ 1, т.е. плавность выборки его

"мертвого веса" (фиг.2). Дополнительные упругие элементы 32 могут быть выполнены как парными (c намоткой в противоположные стороны}, так и одинарными, поскольку вносимые ими

"паразитные" моменты скручивания на

I порядок меньше моментов от "основных" пружин 29 и 30, создакщих повышенное значение усилия F < .

Упругодеформируемая система 23 может быть выполнена в виде двух или более концентричных винтовых пружин

33 и 34 ° в том числе различной жесткости и намотанных в разные стороны, расположенных внутри друг друга и находящихся в одной и той же температурной зоне, .вследствие чего их температурные развороты минимальны.

Кроме этого, с целью дополнительного повышения точности пружины 35 упругодеформируемой системы 23 могут располагаться в полости 36, выполненной,внутри электромагнитного компенсатора 13 и магнита 37. Один из концов 38 пружины 35 закреплен на ЧЭ 1, а другой конец 39 растягивается на расстояние $h создавая та- . рирующее усилие F . Пружина 35 размещена вдоль вертикальной оси 0 0 по центру (точка С) чашки 2.

Жесткости всех видов пружин 29, 30,32,33,34 и 35, используемых для создания тарирующего усилия Рт, выбираются пониженными по отношению к жестко.сти С, составленной из жесткости ЧЭ 1, преобразователя 18 некомпенсации, усилителя 16 и катушки

50

11, а также жесткости, вносимой упругодеформируемой подвеской 4.

Эакрепление верхних концов 24 и

25 пружин 29 и 30 на основании 28 после создания усилий Р, и Р осуществляется стопорными винтами 40 либо путем электронной сварки, клейки и т.д.

Узлы 26 и 27 выборки веса тары выполнены, например, в виде микроподач 41 с направляющими 42, перемещение которых осуществляется от микровинтов 43, закрепленных с возмож- ностью вращения в основании 28.

Выход 15 усилителя 16 соединен с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 44, производящим формирование сигналов S и S в цифровом виде, пропорциональных уравновешиваницему току Х„, для блока 45 цифров ой обра» ботки и далее для цифрового отсчетного блока 46. Упоры 47 служат для ограничения смещения 61 ЧЭ 1.

Весы работают следующим образом.

В исходном положении на грузопри- емную чашку 2 устанавливается груз

3 с весом, равным половине наибольшего (предельного) веса нагрузки веРмвкс сов — в —. При этом упругодеформиру2 емая подвеска 4 стремится опуститься на нижний упор 47, "выбрав" расстояние d l. Пружины 29 и 30 упругодеформируемой системы 23 растягиваются на расстояние dh вручную или при помощи узлов 26 и 27 выборки веса тары до тех пор, пока не произойдет эквивалентная силовая компенсация ЧЭ 1 в "сборе" по его "мертвому весу" и по половине веса наи= большей нагрузки, т.е, когда ЧЭ 1 вернется в исходное состояние, а флажок 17 будет находиться в центральном сбалансированном положении относительно преобразователя 18 некомпенсации. При этом выходной сигнал dU „преобразователя 18 равен нулю и компенсационный ток I íà выходе 15 усилителя также равен нулю.

При последующем наложении на чаш" ку 2 груза 3 весом Р„, отличным от

Р к

ЧЭ 1 вместе с флажком 17 стре;

2 мится отклониться вверх или вниз в зависимости от величины измеряемого . еса Р„; если величина веса Р„мень60618 4 ше половины наибольшей нагрузки

P (-"- "- то ЧЭ 1 с флажком

2 ° x ? Ф

17 отклонится вверх, значение сигнала некомпенсации 0 „таково, что усилитель 16 формирует компенсационный ток Х „ определенной полярнос-ти, при которой происходит силовое

10 "подтягивание" катушки 11 вниз; если величина веса Р„больше палоРмакс вины наиболыпей нагрузки —-Р > - "" то ЧЭ ) с флажком 17 отклонится вниз, значение сигнала некомпенсации Ю „таково, что усилитель 16 формирует компенсационный ток Х противоположной полярности, к 1 при которой происходит силовое подтягивание" катушки 11 вверх, Поскольку амплитуда тока Х„пропорциональна разности между весом. Р„из

l Рмакс меряемого груза 3 и весом — — — поло-2

25 вины наибольшей нагрузки

Kr =Р

Рм с к где К вЂ” масштабныи коэффициент, то значение измеряемого веса Рк и массы m (с учетом изменения знака тока I< ) равно

P = --к1- + KI

Рм кс х 2 - к

35 m = - (-»-+ KI ) кс

) где g — ускорение свободного падения.

АЦП 44 производит преобразование значения тока I » в цифровую форму, после чего соответствующие сигналы поступают в блок 45 цифровой обработки и фиксируются отсчетным блоком 46.

45 ПосколькУ в данных весах величина максимального тока I той или иной двусторонней полярности, соответствующего наибольшей возможной силовой нагрузке + -- —, в два р аза

Рмак меныпе величины тока I одной к макс и той же полярности, соответствующего наибольшей возможной нагрузке

P в известных электронных весах, 55 I = — "-"--, то при прочих равных условиях "параэитные" тепловые выделения пропорциональны квадрату I и в предложенных весах они будут в

1460618,10

25

0)

Фи@2 четыре раза меньше, чем в.известных.

Уменьшение тепловых выделений существенно уменьшает уходы компенсатора весов и его магнитной системы, снижает искажение линейных размеров в силопередающих звеньях и т.д.

Кроме того, полное исключение компенсационного тока I„расходуемого на "выборку" "мертвого веса"

ЧЭ, еще больше снизит тепловые выделения в катушке и улучшит показания весов.

Использование в весах упругодеформируемой системы в виде разно" направленных пружин иэ термостабилизированного материала позволит снизить температурные смещения ЧЭ

s а счет двух упругих си ст ем, а уменьшение жесткости упругодеформируемой системы по сравнению с жесткостью упругодеформируемой подвески позволит улучшить точностные показания весов за счет приближения их характеристик к статической сис" теме регулиров ания.

Формул а из обр ет ения

1. Электромагнитные цифровые, 30 весы, содержащие чувствительный элемент с грузоприемной чашкой, закрепленной на упругодеформируемой подвеске, установленной на основании, и электромагнитный компенсатор, катушка которого соединена с выходом усилителя, с которым соединен цифровой отсчетный блок, о т л и ч а ю щ и ес я тем, что, с. целью повышения точности, в них введены упругодефор- 40 мируемая система и узлы выборки веса тары, причем одни механические выходы упругодеформируемой системы закреплены на чувствительном элементе, а другие через узлы выборки веса тары связаны с основанием, при этом упругодеформируемая система выполнена с жесткостью, величина которой меньше суммарной жесткости упругодеформируемой подвески и электромагнитного компенсатора.

2. Весы по п.1, о т л и ч а ю щ ие с я тем, что упругодеформируемая система выполнена в виде двух и более упругих элементов, одни из которых имеют на порядок меньшую жесткость по сравнению с другими, 3. Весы по п..1, о т л и ч а ю— щ и е с я тем, что упругодеформируемая систеМа выполнена в виде двух и более винтовых пружин, намотанных в .противоположные стороны, причем пружины расположены симметрично и по обе стороны относительно оси упругодеформируемой подвески чувствительного элемента.

4. Весы по п.1, о т л и ч а ю щ ие с я тем, что упругодеформируемая система выполнена в виде двух и более концентричных винтовых пружин, расположенных внутри друг друга.

5. Весы по п. 1, о т л и ч а ющ.и е с я тем, что упругодеформируемая система выполнена в виде винтовых пружин, изготовленных из матери- . ала с температурным коэффициентом линейного расширения, равным температурному коэффициенту линейного расширения упругодеформируемой подвески, 6. Весы по л.j о т л и ч а ю— щ и е с я тем,, что магнитный компенсатор выполнен с центральной полостью, в которой вдоль вертикальной оси симметрии чашки весов размещена упругодеформируемая система.

1460618

Ф аг4

Рилакс

Составитель В.Ширшов

Редактор А.Козориз Техред Л.Сердюкова

Корректор М.Демчик

Заказ 535/51 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета о изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101