Весы с электромагнитным уравновешиванием

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может использоваться в весах с электромагнитной системой уравновешивания чувствительного элемента. Цель изобретения - повысить точность измерения. Применение пластины 41 с упорными регулируемыми винтами и четырьмя винтами крепления, жестко связанной с основанием электромагнитного компенсатора 16, и сквозных вертикальных и расположенных под горизонтальной осью уравновешивающего электромагнитном компенсаторе 16, пластине 41 и корпусе 4 весов позволяет центрировать электромагнитный компенсатор 16 относительно катушки 15, жестко связанной через кронштейн 40 с чувствительным элементом 1. При наложении образца 3 на грузоприемную площадку 2 чувствительный элемент 1 смещается вниз. С датчика 12 некомпенсации подается сигнал на интегрирующий усилитель 13, который преобразуется в постоянное напряжение. Коррекция частотной характеристики системы осуществляется путем дифференцирования сигнала с датчика 12 некомпенсации цепью 21 частотной коррекции и введения в дополнительную обмотку 34 катушки 15 сигнала коррекции системы автоматического уравновешивания, что обеспечивает устойчивость работы системы автоматического уравновешивания. Соединение уравновешивающего рычага 10 с чувствительным элементом 1 связью в виде вертикальной гибкой ленты 9, расположение горизонтальной оси симметрии катушки 15, горизонтальной плоскости симметрии параллелограммной системы, точки крепления уравновешивающего рычага 10 к вертикальной гибкой ленте 9 и линии деформации гибких элементов 38 уравновешивающего рычага 10 в одной горизонтальной плоскости обеспечивают высокую точность измерения. Двухкоординатный датчик 23 смещения фиксирует любые смещения диафрагмы 25, закрепленной на конце рычага 10, и выдает с фотоприемника 26 сигналы X и Y, пропорциональные величине смещения по осям координат, которые через регулируемые резисторы 27 и 28 поступают на формирователь 29 сигнала коррекции, где усиливаются операционным усилителем 33 и поступают в дополнительную обмотку 34 катушки 15. Согласование цепи коррекции формирователя 29 сигнала коррекции с дополнительной обмоткой 34, силовое компенсационное воздействие которой индивидуально для каждых листов обеспечивается регулируемым резистором 30. Диоды 31 и 32 ограничивают зону пропорциональной коррекции по осям координат, при превышении которой работает цепь 21 частотной коррекции с разделительным конденсатором 22. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4249579/24 — 10 (22) 25.05.87 (46) 23.03.90. Бюл. и 11 (71) Ленинградский завод "Госметр" (72) Е.И.Деньшиков, В.Л.Романов и В.И.Трофимов (53) б8 1.2б9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1276915, кл. G 01 С 7/04, 1985.

Патент Великобритании И - 1564178, кл. G 01 G 21/24, 1977. (54) ВЕСЫ С. ЗЛЕКТРОИАГНИТНЬК УРАВНОВЕШИВАНИЕИ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и может ис5

„„SU„„1552012 А 1 (51 ) 5 С 01 G 21/24, 7/04, 2 пользоваться с весах с электромагнитной системой уравновешивания чувствительного элемента. Цель изобретения — повысить точность измерения.

Применение пластины 41 с упорными регулируемыми винтами и четырьмя винтами крепления, жестко связанной с основанием электромагнитного компенсатора 16, и сквозных вертикальных и расположенных под горизонтальной осью урановешивающего рычага отверстий в электромагнитном компенсаторе 16, пластине 4 1 и корпусе 4 весов позволяет центрировать электромагнитный компенсатор 16 относительно катушки. 15, жестко связан1552012

25 вышении которой работает цепь 21 частотной коррекции с разделительным ной через кронштейн 40 с чувствительным элементом 1. При наложении образца 3 на грузоприемную площадку

2 чувствительный элемент 1 смещается вниз. С датчика 12 Heкомпенсации подается сигнал на интегрирующий усилитель 13, который преобразуется в постоянное напряжение. Коррекция частотной характеристики системы осуществляется путем дифференцирования сигнала с датчика 12 иекомпенсации цепью 21 частотной коррекции и введения в дополнительную обмотку 34 катушки 15 сигнала коррекции си; стемы автоматического уравновешивания, что обеспечивает устойчивость работы системы автоматического уравновешивания . Соединение уравновешивающего рычага 10 с чувствительным элементом 1 связью в виде вертикальной гибкой ленты 9, расположение горизонтальной оси симметрии катушки

15, горизонтальной плоскости симметрии параллелограммной системы, точки крепления уравновешивающего рыча; га 10 к вертикальной гибкой ленте 9 и линии деформации гибких элементов

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к весам с электромагнитной системой уравновешивания чувствительного элемента.

Целью изобретения является повыФ шение точности измерения.

На фиг.1 показана структурная схема весов с электромагнитным уравновешиванием; на фиг.2 — измерительная система весов, вид сверху.

Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоприемной площадкой 2 для взвешиваемого образца 3. Чувствительный элемент 1 связан с корпусом 4 весов параллелограммной системой, содержащей пластины 5 и 6, выполненные в виде равнобочной трапеции, связанные с,корпусом 4 весов гибкими элементами 7, а с чувствительным элементом 1 — гибкими элементами 8. Чувствительный элемент

1 гибким элементом в виде вертикальной гибкой ленты 9 связан с уравновешивающим рычагом 10. Подвижная

38 уравновешивающего рычага 10 в одной горизонтальной плоскости обеспечивают высокую точность измерения.

Двухкоординатный датчик 23 смещения фиксирует любые смещения диафрагмы

25, закрепленной на конце рычага 10, и выдает с фотоприемника 26 сигналы

Х и Y пропорциональные величине смещения по осям коордннат, которые через регулируемые резисторы 27 и 28 поступают на формирователь 29 сигнала коррекции, где усиливаются операционным усилителем 33 и поступают в дополнительную обмотку 34 катушки 15. Согласование цепи коррекции формирователя 29 сигнала коррекции с дополнительной обмоткой 34, силовое компенсационное воздействие которой индивидуально для каждых листов обеспечивается регулируемым резистором 30. Диоды 3.1 и 32 ограничивают зону пропорциональной коррекции по осям координат, при преконденсатором 22. 2 ил.

I часть 11 датчика 12 некомпенсации прикреплена к чувствительному элементу 1. Датчик 12 некомпенсации через интегрирующий усилитель 13 подключен к обмотке 14 катушки 15 электромагнитного компенсатора 16.

C цепью катушки 15 соединено отсчетное устройство 17, содержащее аналого-цифровой преобразователь 18 с цифровым индикатором 19.

Весы также содержат опорный резис- тор 20, служащий для съема измеряемого сигнала Uq, пропорционального компенсационному току I„ и измеряемой массе образца 3, и цепь 21 частотной коррекции с разделительным конденсатором 22, подключенным к выходу датчика 12 некомпенсации и предназначенными для коррекции системы автоматического уравновешивания при колебаниях чувствительного элемента 1.

В весы введен двухкоординатный датчик 23 смещения, содержащий инфракрасный излучатель 24, закреплен1552012 ный на корпусе 4 весов, диафрагму

25, закрепленную на конце уравновешивающего рычага 10 и четырехсегментный фотоприемник 26 инфракрасного излучения, закрепленный на кор5 пусе весов, два сегмента которого связаны с общей точкой схемы,а два других сегмента являются выходами двухкоординатного датчика 23 смещения,фиксирующими сигналы Х и Y смещения уравновешивающего рычага 10 по осям координат.

Входы Х и Y двухкоординатного датчика 23 смещения связаны с двумя входами в виде двух регулируемых резисторов 27 и 28 формирователя 29 сигнала коррекции, содержащего три регулируемых резистора 27, 28 и 30, два диода 31 и 32, операционный усилитель 33, причем три регулируемых резистора 27, 28 и 30 и два разноименных полюса диодов 31 и 32 связаны с инвертирующим входом операциОнного усилителя 33 Второй вход ко 25 торого связан с общей точкой схемы, третий регулируемый резистор 30, два других разноименных полюса диодов 3 1 и 32 и выход операционного усилителя 33 связаны с выходом формирователя 29 сигнала коррекции.

Дополнительная обмотка 34 катушки 15 электромагнитного компенсатора

16 одним концом соединена с выходом формирователя 29 сигнала коррекции, вторым концом связана с общей точкой схемы.

Вертикальная гибкая лента 9 закреплена с натягом в двух точках

35 и 36 чувствительного элемента 1, 40 расположенных симметрично параллелограммной системе, содержащей пластины 5 и 6, и в вертикальной плоскости совмещена с осью груэоприемной площадки 2.

В средней точке 37 верт <альная лента связана с уравновешивающим рычагом 10, который выполнен в виде рамы, охватывающей компенсатор 16 с катушкой 15 и закрепленной на че50 тырех, расположенных крестообразно, гибких элементах 38 к корпусу 4 весов, и снабжен двумя грузами 39, на пример эксцентричными.

Катушка 15 компенсатора 16 свя

55 зана с чувствительным элементом 1

П-образным кронштейном 40, охватывающим вертикальную гибкую ленту 9.

Горизонтальная ось симметрии катушки 15 электромагнитного компенсатора 16 совмещена со средней точкой

37 вертикальной гибкой ленты 9 и центром крестообразных гибких элементов 38 уравновешивающего рычага 10.

Электромагнитный компенсатор 16 своим основанием закреплен на пластине 4 1, которая содержит три упорных регулируемых винта 42, опирающихся на корпус 4 весов, и четыре винта 43 крепления к корпусу 4 весов.

Электромагнитный компенсатор 16, пластина 4 1 и корпус 4 весов снабжены сквозными отверстиями 44 в вертикальной плоскости зазора катушки

15 компенсатора 16, что позволяет при подсветке снизу корпуса 4 весов выставить катушку 15 относительно корпуса компенсатора 16 с высокой точностью и обеспечить высокоточное центрирование катушки 15 эа счет получения равномерного светового saзора.

Для повышения надежности работы измерительной системы вертикальные перемещения чувствительного элемента ограничены упорами 45. Для расши- рения предела взвешивания к чувствительному элементу 1 может быть прикреплена рейка с гирями, расположенными внизу измерительной системы.

Устройство работает следующим образом.

Применение пластины 4 1 с тремя упорными регулируемыми винтами 42 и четырьмя винтами 43 крепления,жестко связанной с основанием электромагнитного компенсатора 16, и сквозных вертикальных и расположенных под горизонтальной осью уравновешивающего рычага отверстий в электромагнитном компенсаторе 16, пластине

4 1 и корпусе 4 весов позволяет быстро и с высокой точностью центрировать электромагнитный компенсатор

16 относительно катушки 15, жестко связанной через П-образный кронштейн

40 с чувствительным элементом 1.

На грузоприемную площадку 2 накладывают взвешиваемый образец 3, при этом чувствительный элемент 1 смещается вниз до нижнего упора.

С датчика 12 некомпенсации подается сигнал У, на интегрирующий усилитель 13, который преобразуется в постоянное напряжение, пропорциональное значению компенсационного тока

j„ <, протекающего через опорный pe-(aesop 20 и обмотку 14 катушки 15 компенсатора 16.

Коррекция частотной характеристики системы автоматического уравно ешивания (переменной составляющей

<,игнала с датчика 12 некомпенсации)

< существляется путем дифференцировайия сигнала с датчика 12 некомпенса ции цепью 21 частотной коррекции и

-введения в дополнительную обмотку

34 катушки 15 компенсатора 16, гальанически не связанную с обмоткой

4 катушки 15, через разделительный онденсатор 22 сигнала коррекции си. темы автоматического уравновешива лия по первой и второй производной, 4то обеспечивает, устойчивость работы системы автоматического уравнове1шлвания.

Соединения уравновешивающего ры-.чага 10 с чувствительным элементом 1 диференциальной связью в виде верТикальной гибкой ленты 9, расположение горизонтальной оси симметрии ка-. тушки 15 электромагнитного компенсатора 16, горизонтальной плоскости симметрии параллелограммной систеМы, точки крепления уравновешивающего рычага 10 к вертикальной гибкой ленте 9 и линии деформации гибких элементов 38 уравновешивающего рычага 10 в одной горизонтальной плоскости обеспечивают высокую точность измерения благодаря одинаковым линейным и угловым перемещениям перечисленных элементов, исключению непропорционального влияния внешних температурных изменений окружающей

)cpepы на элементы измерительной системы, поскольку они расположены симметрично друг относительно друга и в одной плоскости.

С помощью грузов 39 измерительную систему приводят к положению, близкому к положению безразличного равновесия.

Однако, изменение внешних условий и температуры окружающей среды меняет положение центра масс уравновешивающего рычага 10 за счет смещения части рычага с грузами 39, причем смещение происходит í Ilpîïîðöèîíàëüно по отношению к Элементам измерительной системы.

Для исключения погрешности измерения от смещения центра массы уравновешивающего рычага 10 применен

2012 двухкоординатный датчик 23 смещения, который фиксирует с высокой точностью любые смещения диафрагмы 25, 5 закрепленной на конце рычага 10 и

Э выдает с фотоприемника 26 сигналы

Х и У, пропорциональные величине смещения по осям координат, которые через регулируейЬ е резисторы 27 и

28 поступают на формирователь 29 сигнала коррекции, где усиливаются операционным усилителем 33 и в виде сигнала постоянного тока I Р, про( порциональнаго изменению жесткости составляющей подвижной измерительной системы от смещения центра масс ( уравновешивающего рычага 10 по срав1 нению с исходным положением, поступает в дополнительную обмотку 34

20 катушки 15 .

Коэффициент передачи смещений Х и Y уравновешивающего рычага 10 в соответствующий ток коррекции Т задается регулируемыми резисторами

25 27 и 28 ° Согласование цепи коррекции формирователя 29 сигнала коррекции с дополнительной обмоткой 34, силовое компенсационное воздействие которой индивидуально для каждых

3Q листов, обеспечивается регулируемым резистором 30.

Диоды 31 и 32 ограничивают зону пропорциональной коррекции по осям координат, при превшшении которой работает цепь 21 частотной коррекции

35 с разделительным конденсатором 22.

Сигнал коррекции 1,0, вводится в узкой зоне смещения уравновешивающего рычага 10, благодаря чему не

4р нарушается закон регулирования системы автоматического уравновешивания с помощью обмотки 14 при измерении массы образца 3.

Смещение центра масс уравновешива45 ющего рычага 10 изменяет восстанавли( вающий момент измерительной системы, величина измения которого исключается эа счет введения корректирующего тока I qo с соответствующим знаком в дополнительную обмотку 34, что исключает дополнительную погрешность измерения, поскольку дополнительное силовое компенсационное воздействие формируется не по измерительной цепи компенсационного тока

Хк, в которой оцифровывается в отсчетном устройсТве 17 значение из меряемой массы, а по цепи дополни.,тельной обмотки 34 катушки 15.

1552012

В начале измерения сигнал U 1„с датчика 12 некомпенсации преобразуется цепью 21 частотной коррекции через разделительный конденсатор 22 в корректирующий ток, поступающий в дополнительную обмотку 34, что заставляет измерительную систему с минимальным временем переходного процесса вернуться в исходное положение и при дальнейшем измерении данной массы положение равновесия системы поддерживается компенсационным током

I поступающим с интегрирующего усилителя 13 в обмотку 14 катушки 15, но в процессе измерения любое смещение центра масс уравновешивающего рычага 10 фиксируется двухкоординатным датчиком 23 смещения и в соответствии с имеющимся смещением Х и Y формирователь 29 сигнала коррекции вырабатывает корректирующий ток Х„, поступающий в дополнительную обмотку

34 катушки 15, который создает компенсационное усилие с соответствую- 25 щим направлением воздействия, исключая погрешность измерения от смещения центра масс уравновешивающего рычага. Поэтому сигал У х с обмотки

14 катушки 15 с высокой точностью от- 30 ражает падение напряжения на опорном резисторе 20, отражает значение массы измеряемого изделия 3 и поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 18, формирующего цифровое значение взвешиваемой массы, считываемое с цифрового индикатора 19.

Формула изобретения

Весы с электромагнитным уравновешиванием, содержащие чувствительный элемент с грузоприемной площадкой, связанный параллелограммной системой с корпусом весов и с уравновеши- 45 вающим рычагом, снабженным грузами и датчиком некомпенсации, подключенным к обмотке, катушки электромагнитного компенсатора, о т л и ч а ю щ ие с я тем, что, с целью повышения 50 точности измерения, в них введены двухкоординатный датчик смещения с диафрагмой, закрепленной на конце уравновешивающего рычага, формирователь сигнала коррекции с тремя регулируемыми резисторами, двумя диодами и операционным усилителем, дополнительная обмотка катушки электромагнитного компенсатора, вертикальная гибкая лента, закрепленная в двух расположенных симметрично относительно параллелограмма системы точках чувствительного элемента, совмещенная с горизонтальной осью грузоприемной площади и связанная в средней точке с уравновешивающим рычагом,который выполнен в виде охватывающей электромагнитный компенсатор и прикрепленной к корпусу весов при помощи четырех крестообразных гибких элементов рамы, кронштейн, связывающий катушку электромагнитного компенсатора с чувствительным элементом, и снабженная упорными регулируемыми винтами и закрепленная на корпусе весов пластина, на которой расположен электромагнитный компенсатор, горизонтальная ось симметрии обмотки катушки электромагнитного компенсатора совмещена со средней точкой вертикальной гибкой ленты и центром крестообразных гибких элементов уравновешивающего рычага, электромагнитный компенсатор, пластина и корпус весов снабжены сквозными вертикальными и расположенными над горизонтальной осью уравновешивающего рычага отверстиями, причем два выхода двухкоординатного датчика смещения связаны с двумя регулируемыми резисторами формирователя сигнала коррек- ции, другие концы которых соединены с одним концом третьего регулируемого резистора с двумя разноименными полюсами диодов и инвертирующим входом операционного усилители, другой вход которого связан с общей точкой схемы, а выход — с другим концом третьего регулируемого резистора, двумя другими полюсами диодов и дополнительной обмоткой катушки электромаг нитного компенсатора, второй конец которой связан с общей точкой схемы.

1552012

Составитель Т.Ишкова

Редактор А.Шандор Техред И,Дидык Корректор М.Максимишинец

Заказ 322 Тираж 420 Подписное

ВНИИИИ 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