Датчик непрерывно изменяющегося веса

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для непрерывного измерения массы кристаллов, выращиваемых из расплава в системах автоматического управления процессом кристаллизации. С целью увеличения точности измерения автокомпенсационный датчик включает корпус с основанием 1, на котором установлены рычажные весы, содержащие рычаги 2, упругие ленточные шарниры 3, две грузоприемные площадки 4, причем рычаги связаны упругими ленточными шарнирами 3 в вертикальные пары так, что каждый рычаг соединен со своей грузоприемной площадкой 4 и основанием 1, а число пар составляет три и более. Кроме того, датчик содержит жесткую тягу 5, соединенную с возможностью вращения с грузоприемными площадками 4, магнитоэлектрический преобразователь, соленоид которого 6 укреплен на основании 1, магнитопровод 7 на подвижных рычагах 7 и фотоэлектрический датчик 8. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „, 1609609

А1 д11 4 G О1 С 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А 8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4390489/24-10 (22) 28.01.88 (46) 23.09.89. Бюл. К- 35 (71) Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов АН СССР ,(72) Г.А.Сатункин и А.Г.Леонов (53) 681.269 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 713228, кл. G 01 G 9/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1377599, кл. G 01 6 9/00, 1986.

2 (54) ДАТЧИК НЕПРЕРЬ1ВИО ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ ВЕСА (57) Изобретение относится к весоиз— мерительной технике и может быть использовано для непрерывного измерения массы кристаллов, выращиваемых из расплава в системах автоматического управления процессом кристаллизации. С целью увеличения точности измерения автокомпенсационный датчик включает корпус с основанием 1, на котором установлены рычажные весы, 3 1509609 содержащие рычаги 2, упругие ленточные шарниры 3, две грузоприемные площадки 4, причем рычаги связаны упругими ленточными шарнирами 3 в вер5 тикальные пары так, что каждый рычаг соединен со своей грузоприемной площадкой 4 и основанием 1, а число пар составляет три и более. Кроме того, датчик содержит жесткую тягу 5, сое диненную с возможностью вращения с грузоприемными площадками 4, магнитоэлектрический преобразователь, соленоид которого 6 укреплен на основании 1, магнитопровод 7 на подвижных рычагах и фотоэлектрический датчик 8.

2 ил.

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для непрерывного контроля массы кристалла или тигля при выра-. щивании монокристаллов из расплава преимущественно способом Чохральского, главным образом в системах с ав- 20 томатическим управлением процессом выращивания.

Цель изобретения — повышение точности измерения непрерывно изменяющегося веса. 25

На фиг. 1 приведена схема датчика; на фиг.2 — то же, изометрия.

Датчик содержит основание с корпусом 1, на котором установлены мно-, горычажные весы, содержащие рычаги 2, 30 упругие ленточные шарниры 3, грузо-. приемные площадки 4, жесткую тягу 5, . магнитоэлектрический обратный преоб-, разователь (МЭОП.,), включающий соленоиды 6 и магнитопроводы 7, преобразователь 8 угловых перемещений рычагов.

Датчик работает следующим образом.

Под действием переменной внешней нагрузки, приложенной к площадкам 4 40 и тяге 5, происходит строго вертикальное смещение площадок 4 и тяги 5.

Одновременно возникает угловое отклонение рычагов 2, связанных упругими шарнирами 3 с грузоприемными площад- 45 ками 4 и основанием 1, причем все пары рычагов отклоняются одинаково, фотоэлектрический датчик 8 положения регистрирует взаимное смещение рычажных пар и вырабатывает сигнал, подаваемый на вход электронной следящей системы, к выходу которой подключены, соленоиды 6 МЭОП. Усилие, возникающее между неподвижно укрепленными соленоидами 6 и подвижными магнитопро- 55 водами 7, уравновешивает переменную внешнюю нагрузку и рычаги 2 возвращаются в исходное положение. Выходным сигналом о величине нагрузки является величина силы тока (или напряжение) в соленоидах 6 МЭОП, пропорциональная текущему значению веса нагрузки.

Пример . Испытания проводили на датчике веса с габаритными размерами 80> 80 (210 мм, весом 3 кг, имеющим четыре пары рычагов, соединенных с основанием и грузоприемными площадками 32-мя упругими шарнирами длиной

2 мм, шириной 2 мм и толщиной 0,05 мм, выполенными из прецизионного сплава

40КХНМИ. В пары рычаги связаны четярьмя такими же шарнирами и восемь шарниров соединяли вращающуюся часть верхней грузоприемной площадки с приводом вращения. На каждой паре рычагов крепился магнитопровод МЭОП весом около 120 г, с постоянным магнитом из сплава ЭНДК 35 Т5БА и круговыми зазорами диаметром 16 мм для неподвижных соленоидов. На основании укреплены четыре соленоида по 110 витков медного провода диаметром 0,2 мм и фотоэлектрический датчик положения на основе дифференциального фотодиода ФД20-32К. Диапазон переменных нагрузок, имитирующих вытягиваемый кристалл в процессе роста, составлял от О до

10 кг (мерный груз и регулируемая капельница). В отсутствие вращения нагрузки точность измерений не хуже

5 кг во всем диапазоне переменных нагрузок. При измерении аналогичной нагрузки с одновременным ее вращением, с частотами от 10 до 1 Гц, точность не хуже 15 мг при низком уровне шума.

Таким образом, предлагаемый датчик характеризуется высокой точностью как без вращения нагрузки, так и в условиях, близких к рабочим, при наличии вращения, повышенной помехозащищенностью и стабильностью показаний. Датчик позволяет взвешивать как кристалл, так и тигель с возможностью их вращения, а также использоваться

Составитель И.Жуков

Редактор С.Патрушева Техред И.Ходанич

Корректор Q.Ципле

Заказ 5790/32 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

5 15О96 в качестве дифференциального измерителя веса. Конструкция датчика позволяет сборку нескольких однотипных устройств в единый модуль существен5 но увеличивая при этом пределы нагружения, снижена металлоемкость устрой— ства. При использовании датчика в качестве источника первичной информации в системах с автоматическим уп- 10 равлением процессом выращивания массивных кристаллов из расплава улучшается качество управления и совершенство вытягиваемого кристалла. формула изобретения

Датчик непрерывно изменяющегося веса, содержащий помещенные в корпус и укрепленные на основании многорычажные весы, состоящие из первой 20 грузоприемной площадки, симметрично центру которой расположены первые ве— совые рычаги, магнитоэлектрический

09 6 обратный преобразователь, включающий солено тды и магнптопроноды, преобразователь угJToBblx перемещений весовых рычагов и упругие ленточные шарниры, через которые ве сивые рычаги соединены с основанием и первой грузоприемной площадкой, о т л и ч а юд и йс я тем,что,с целью повышения точности,в него введены вторая грузоприемная площадка> дополнительные весовые рычаги по числу первых рычат ов и упругие ленточные шарниры, через которые дополнительные весовые рычаги соединены с основанием и второй грузоприемной площадкой, и жесткую тягу, шарнирно соединенную с грузоприемными площадками, при этом первые и дополнительные весовые рычаги попарно связаны друг с другом через дополнительные упругие ленточные шарниры, соленоиды закреплены на основании, а магнитопроводы — на весовых рычагах.