Устройство для измерения усилий

 

Союз Советекнн

Соцналнстнческнн

Реслублнк

О П И С.-A -И- - И- -ЕИЗОБРЕТЕН ИЯ 690334

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 02. 08.7T(21) 2512743/18-10 (5) ) Щ. Кл.

G 0l L 1/12 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Государственный квинтет

СССР ав делам нзобрвтвннй н открытий

ОПУбликовано 05 10 79 бюллетень Ра 37

Дата опубликования описания 15 1 0 79 (53) УДК 531. .7 8 1 (088. 8) (72) Автор изобретении

М. И. Столбун

Тюменский индустриальный институт (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть ис. поаьзовано в конструкциях, предназначенных для автоматического взвешивания железнодорожных вагонов, автомобилей, ттля автоматизации работы дозаторов и т.п.

Известны силоизмерительные устройства, содержащие магнитоупругий преобразователь трансформаторного типа с сердечником из стальных пластин,I, в четырех отверстиях которого расположены взаимно перпендикулярные намагничивающая и сигнальная обмотка, выпрямитель в цепи выходного сигнала мат нитоупругого преобразователя и изме« рительньтй прибор (lj.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройс гво, содержащее магнитоупругий преобразователь с сердечником из сталь°" ных пластин, в четырех отверстиях ко торого расположены взаимно перпендикулярные обмотки, амплитудный выпря2 мятель с полупроводниковым диодом, на« грузочный резистор в цепи выходного сигнала и измерительный прибор, подключенный к этому резистору (2)

Погрешность силоизмерительного устройства в значительной мере обусловлена зависимостью сопротивлении полунодникового дпода от температуры окружающей среды и от протекающего через диод тока. Этот известный недос то таток применения полупроводникового диода в качестве измерительного выпрямителя, ограничивающий точность электроизмерительных приборов, ограничивает также и точ.ность и силоизмернтель l5 ного устройства. Погрешность измерения, вносимая выпрямителем, может быть уменьшена путем применения измерительных выпрямителей, построенных на основе операционных усилителей. Однако использование этих выпрямителей не обеспечивает полного устранения погреш ностей, возникающих при выпрямлении выходного напряжения магнитоупругот о

3 69 . преобрааователя. Применение операционных ус илителей является ли шь не обход имым, Но не.достаточным, условием полного устранения погрешностей, так как операционные усилители сами имеют погрешности.

Келью изобретения является повышение точности силоизмерительного устройства.

Это достигается тем, что в иавестное устройство для измерения усилий введен дополнительный выпрямитель амплитудного значения, выполненный на основе операционного усилителя постоянного тока, причем концы двух одинаковых сигнальных обмоток соединены в общей точке, между которой и началом одной

;,иа указанных обмоток включен основ,:ной выпрямитель, вход диода которогс

,соединен с началом обмотки, а один вход операционного усилителя дополнительного выпрямителя подключен к началу другой сигнальной обмотки, причем другой вход операционного усилителя соединен с выходом диода основного выпрямителя, положительный выход которого соединен с отрицательным

Выходом дополнительного выпрямителя, между положительным выходом которого и отрицательным выходом основного выпрямителя включен измерительный прибор.

На входную цепь дополнительного выпрямителя подается рааность между амплитудным значением ЭДС выходной обмотки и выходным напряжением основного выпрямителя. Соответствующее этой разности выходное напряжение дополнительного выпрямителя суммируется с выходным напряжением основного выпрямителя. Таким образом, с помощью дополнительного выпрямителя, выполненного на основе операционного усилителя, измеэяют падение напряжения в прямом направлении на диоде основного выпрямителя и прибавляют это падение напряжения к выходному напряжению основного выпрямителя.

На чертеже показан пример выполнения электрической схемы устройства для измерения усилий.

Устройство содержит магнитоупругий преобразователь трансформаторного типа с намагничивающей 1 и одинаковыми сигнальными 2 и 3 обмотками, расположенными, например, в отверстиях сердечника

Ю, диоды 5, 6, 7, конденсаторы 8, 9, I операционный усилитель 10 постоянного

0334 Д тока, транзистор 11, резисторы 12, 13, 14 и измерительный прибор 15. Сигнальные обмотки 2 и 3 имеют одинаковое

5 !

О

55 число витков и расположены в одних и тех же отверстиях сердечника, Концы сигнальных обмоток и зажим конденсатора 8 образуют общий узел, являющийся отрицательным зажимом основного выпрямителя амплитудного значения, цепь которого состоит из конденсатора 8 и диода 5, подключенного анодом к началу обмотки 2. Начало обмотки 3 через резистор 14 подключено к входному аажиму усилителя 10, второй входной зажим которого через диод 6 соединен с выходом этого же усилителя, а через резистор 13 соединен с эмиттером транзистора 11, включенного совместно с резистором 12 по схеме эмиттерного повто р и тел я. К ол лектор тр ан эис тор а 1 1 соединен с положительным зажимом источника питания (+), а между эмиттером этого транзистора и нулевым зажимом источника питания включен резистор 12.

Конденсатор 9 включен между нулевым зажимом источника питания и базой транзистора 11, соединенной с катодом диода 7, анод которого подключен к выходу усилителя l О.. Опе рацио нный усилитель

10 постоянного тока, диоды 6, 7, конденсатор 9, транзистор 11, резисторы

12, 13 образуют добавочный выпрямитель амплитудного значения, выходными зажимами которого являются зажимы резистора 12. Катод диода 5 (положительный зажим основного выпрямителя) так же, как и один из зажимов резистора 12, подключен к нулевому зажиму источника питания, а параллельно цепи, состоящей из последовательно включенных конденсатора 8 и резистора 12, включен измерительный прибор 15.

Устройство работает следующим образом. Под действием измеряемой силы, приложенной к сердечнику 4 магнитоупругого преобразователя, на зажимах сигнальных обмоток 2 и 3 появляется напряжение переменного тока. При этом из-эа падения напряжения на диоде 5 конденсатор 8 заряжается до напряжения несколько меньшего, чем амплитуда

ЭДС обмотки 2. В полупериоды изме.нения ЭДС обмотки 2, когда диод 5 открыт, ЭДС бомотки 3, численно равная

ЭДС обмотки 2, и напряжение на конденсаторе 8 направлены встречно. Если мгновенное значение ЭДС сигнальной обмотки больше напряжения конденсатора

690ЗЗ4

8, то по цепи, содержащей вход усилителя 10, резистор 13 и измерительный прибор 15 с параллельно подключенной к нему ветвью, состоящей из конденсатора

8 и резистора 12, протекает ток. В ре- 5 зультате выходное напряжение усилителя становится больше нуля, что приводит к заряду конденсатора 9 через диод 7.

Транзистор 11 открывается, и иь-эа зависимости напряжения на входе усилителя 10 от напряжения на резисторе 12, т.е. благодаря наличию отрицательной обратной связи, напряжение на резисто ре 12 становится близким к разности между амплитудой ЭДС сигнальной обмотf5 ки и напряжением на конденсаторе 8..

Напряжение на измерительном приборе

15 становится больше напряжения на конденсаторе 8 на величину напряжения на

20 резисторе 12. Таким образом, уменьшается разница между амплитудным значением ЭДС сигнальной обмотки и напряжением на зажимах измерительного прибора 15. При мгновенном значении

ЭДС сигнальной обмотки, меньшем напряжения на конденсаторе 8, или в полуп риод, когда эта ЭДС и напряжение на конденсаторе 9 действуют согласно, вы- ходная цепь усилителя запирается,диддом

7. При этом выходной зажим усилителя

10 имеет отрицательный потенциал, диод 7 закрыт, а напряжение на резисторе

12 поддерживается на практически прежнем уровне благодаря протеканию через

35 базу транзистора 11 тока разряда конденсатора 9, Фильтр на входе измерительного прибора 15 и элементы, служащие для изменения масштаба преобразования на чертеже не показаны. Счита- 40 ется, что они входят в схему измерительного прибора 15.

Использование нового элементадополнительного выпрямителя, выполненного на базе операционного усилителя, 4> а также новой схемы включения этого выпрямителя совместно с основным выпрямителем с помощью дополнительной сигнальной обмотки, выгодно отличает . силоизмерительное устройство от прототипа, так как уменьшается погрешность, связанная с преобразованием переменного напряжения сигнальной обмотки в постоянное. Расширяется область применения силоизмерительного устройства.

Формула и зобрете ния

Устройство для измерения усилий, содержащее магнитоупругий преобразователь с намагничивающей и сигнальными обмотками, расположенными на общем магнитопроводе, выпрямитель амплитудного значения выходного сигнала и измерительный приобр, о т л и ч а юm е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введен дополнительный выпрямитель амплитудного значения, выполненный на основе операционного усилителя постоянного тока, причем концы двух одинаковых сигнальных обмоток соединены в обшей точке, между которой и началом одной из указанных обмоток включен основной выпрямитель, вход диода которого соединен с началом обмотки, а один вход операционного усилителя дополнительного выпрямителя подключен к началу другой сигнальной обмотки, причем другой вход операционного усилителя соединен с выходом диода основного выпрямителя, положительный выход которого соединен с отрицательным выходом дополнительного выпрямителя, между положительным выходом которого и отрицательным выходом основного выпрямителя включен измерительный прибор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Гуманюк М. H. Магнитоупругие датчики в автоматике. Киев, 1972. с. 172, рис, 99.

2. Авторское свидетельство СССР

No 474710, кл. G 01 L 1/12, 1973.

690334

Составитель Г. Максигин

Техред С. Мигай Корректор Н. Горват

Редактор Л. Бибер

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная 4

Заказ 5952/3S Тираж 1090 Подписное

UHHHIlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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