Устройство для измерения массы
Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения массы грузов. Преобразователь перемещения выполнен в виде двух пар пьезорезонансных пластин 7 с электродами , которые подключены к автогенераторам 13, которые через вычитатели 14 подключены к сумматору 15 и электронному табло 16. При нагружении платформы 5 квадрантные сектора 3 поворачивают рычаги 6. Пластины 7 испытывают изгибные напряжения , создаваемые грузом 8, при этом изменяется частота пьезоэлектрических колебаний пластин 7. По суммарному изменению частоты определяют массу груза на платформе 5. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s G 01 G 3/16
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4439435/10 (22) 20.05.88 (46) 15.01.91. Бюл. М 2 (75) E,È,Новиков (53) 681.268.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 231158, кл. G 01 G 19/36, 1966.
Маликов С,П. и др. Весы и дозаторы весовые. Справочник. М.: Машиностроение, 1981, с, 254, рис. 219. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССы (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точ„„5U„„1620856 А1 ность измерения массы грузов. Преобразователь перемещения выполнен в виде двух пар пьезорезонансных пластин 7 с электродами, которые подключены к автогенераторам 13, которые через вычитатели 14 подключены к сумматору 15 и электронному табло 16. При нагружении платформы 5 квадрантные сектора 3 поворачивают рычаги 6. Пластины 7 испытывают изгибные напряжения, создаваемые грузом 8, при этом изменяется частота пьезоэлектрических колебаний пластин 7. По суммарному изменению частоты определяют массу груза на платформе 5. 2 ил.
1620856
Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для прецизионного измерения массы грузов, Целью изобретения является повыше- 5 ние точности измерения.
На фиг. 1 приведена функциональная схема иредложенно о устройства; на фиг, 2— положение калиброванных грузов при измерении массы груза, 10
На фиг. 1 и 2 показаны: корпус 1, опорный подвес 2, квадрантные сектора 3, гибкий подвес 4, нагрузочнач платформа 5, рь ча. 6, пьезокварцевая пластина 7, калиброванный груз 8, противовес 9, планка 10, 15 ось 11, электрод 12, транзисторный автогенератор 13, вычитатель 14, сумматор 15, электронное табло i6.
Пьезокварцевая пластина 7 представляет собой прямоугольную призму, выпал- 20 ненную из кварца искусственного пьезоэлектрического ТУ41 — 01 — 288 — 77 (например, с габаритами 26х24х2,664 мм), в виде AT-среза (среза с "нулевым" температурным коэффициентом). Транзисторный 25 автогенератор 13 выполнен, например, на серийной микросхеме ЛАЗ155 серии, в цепь обратной связи которой включена пьезокварцевая пластина 7, Вычитатель и сумматор (14 и 15 соответственно) выполнены, 30 например, на серийных микросхемах
ИЕ2 155 серии. Электронное табло 16 выполнено, например, на оптоэлектронных серийных элементах AJlC.
Устройство работает следующим обра- 35 зом.
Работа устройства основана на использовании прямого и обратного пьезоэлектрических эффектов, эффекта локализации пьезоэлектрических колебаний и пьезоча--40 стотного эффекта.
Перед работой от блока питания (не по азан) на алек -ронные блоки 13 — 16. подается электрическое питание, а пьезокварцевые пластины 7 располагаются вдоль 45 ! местной вертикали (по направлению 00 ).
На нагрузочную платформу 5 устанавливается груз (не показан), который создает согласно второму закону Ньютона усилие Р;
Р=тц, где Р— вектор усилия;
rn — масса груза;
g — вектор ускорения гравитационного поля Земли. 55
Под действием усилия Р квадрант с сектором 3 (правый и левый), подвешенный на опорном подвесе 2 (стальные ленты), отклоняется на некоторый угол (фиг. 2). Каждый квадрант 3 повернет на такой же угол (а1 и а 2) каждый калиброванный груз 8, который вызывает в пьезокварцевых пластинах 7 механические напряжения, т.е. в верхних пьезокварцевых пластинах 7— усилие растяжения, а в нижних — сжатия.
Под действием усилия растяжения частота пьезоэлектрических колебаний в верхних пластинах 7 согласно пьезочастотному эффекту уменьшится на величинуЛ fpacx т,е раст тΠ— Л 1раст, (2) где Л fpacr изменение частоты пьезоэлектрических колебаний при действии усилия растяжения;
fo — частота пьезоэлектрических колебаний при отсутствии груза, Под действием усилия сжатия частота пьезоэлектрических колебаний в нижних пластинах 7 согласно пьезочастотному эффекту увеличится на величину Л1сж, т.е. т сж = 4+ Л сж, (3) где Ь fc — изменение частоты пьезоэлектрических колебаний при действии усилия сжатия.
Каждая пьезокварцевая пластина 7 подключена к транзисторному автогенератору
13, При поступлении электрических сигналов от транзисторных автогенераторов 13 на вычитатель 14 происходит вычитание частот колебаний верхних и нижних пьезоэлектрических пластин (определяющих частоту колебаний транзисторных автогенерато ров 13):
Afcx Л раст= f0+ < 1сж f0+. < fpact =
= Л тсж+ Л траст (4) При равенстве отклонения (Юсж= ВХраст) деформаций растяжения и сжатия имеем
Л сж+ Л1раст= 2 Л . (5) hf К (sin a< + sin az ),(6)
Р Я
ong где Кт — пьезочастотный коэффициент;
f0 — начальное значение частоты пьезоэлектрических колебаний каждой пьезокварцевой пластины;
Π— геометрический коэффициент; п — номер гармоники:
Компенсация разности отклонения частоты от силового воздействия левого и правого маятника производится с помощью противовесов 9.
Согласно пьезочастотному эффекту(с учетом углов наклона а1 и а2 ) имеем
1620856 ности установки пьезокварцевых пластин 7 в каждом маятнике.
После суммирования в сумматоре 15 на электронное табло 16 поступает сигнал с удвоенным приростом
Л F общ= A F> + Л Р2 = 4 Л f =
=4l4 9 (впа1 + з!и аг)
D.n g
Л F общ= 4 Yr (sIA а) + sin Q2 ), оng
После выполнения операции взвешивания груз снимается и устройство приходит в исходное положение (пьезокварцевые пластины 7 располагаются вертикально), Отклонения показаний при неточной установке корпуса и отклонение нагрузки P от оси 00 не приводит к погрешности за счет
1 симметричности подвеса и дифференциаль72 д
Составитель И,Черняховский
Редактор М.Келемеш Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Äåì÷èê
Заказ 4239 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 у — КПД заделки (при жесткой заделке
g 1)
Подставляя в выражения (6) равенство (1) имеем
hf = К (Sin а + sin аг ).
m я 6
Dng
Сигнал, снимаемый с вычислителя на сумматор, имеет следующее значение: ,2 10
AF=2hf =2К (sinai+sin ) .
Dny
Формула изобретения
Устройство дпя измерения массы, содержащее корпус, в котором подвешен двойной квадрантный механизм, включающий симметрично расположенные квадрантные сектора, к каждому из которых прикреплены рычаги, снабженные противовесами и калибровочными грузами, грузоприемную платформу, прикрепленную с помощью гибких подвесов к дугам квадрантных секторов, и преобразователь перемещения квандрантов в выходной сигнал, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, преобразователь перемещения квандрантов выполнен в виде двух пар пьезорезонансных пластин с нанесенными электродами, .электроды каждой пластины подключены к соответствующему транзисторному автогенератору, выходы автогенераторов каждой пары подключены к вычитателю, а выходы вычитателей через сумматор — к электронному табло, причем пьезорезонансные пластины закреплены на концах рычагов, калиброванные грузы закреплены на свободных концах пьезорезонансных пластин, а противовесы имеют возможность фиксированного перемещения по рычагам.
