Измерительный преобразовательсилы b электрический сигнал
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву 9 661276 (22) Заявлено 14р5.79 (21) 2764828/18-10 п>815526
16 Я- т
Р1)м. Кл.з
С.01 L 1/04 с присоединением заявки ¹â€”
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—
Опубликовано 230331. Бюллетень N9 11 (53) УДК 531. 781 (088.8) Дата опубликования описания 25.0381 (72) Авторы изобретения
В. И. Лобан, Е. С. Осипов и В. И. Сергее
АСЕЮ:
l (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИЛЫ
В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ
Изобретение относится к силоизмерительной технике.
По овновиому авт. св. Р 661276 известен преобразователь силы в электрический сигнал, используемый в динамометрических устройствах различного назначения, содержащее направляющий упругий параллелограм, чувствительный упругий элемент с основанием, объединенным с направляющим упругим параллелограммом, гибкую перемычку, объединяющую подвижные жесткие части направляющего параллелограмма и чувствительного элемента, ходоувеличительный механизм рычажного типа с упругими шарнирными опорами рычага, в котором рычаг ходоувеличительного механизма соединен через трехзвенный упругий шарнир с жестким звеном чувствительного элемента и через двухзвенный шарнир - с основанием парал-. лелограммов и индуктивный дифференциальный частотный преобразователь, осуществляющий преобразование перемещения свободного конца рычага ходоувеличительного механизма в частоту следования импульсов электрического сигнала С11.
Однако подобные преобразователи силы, использующие дифференциальные Зц частотные преобразователи перемещения свободного конца рычага ходоувеличительного механизма, характеризуются достаточно высокой погрешностью линейности характеристики преобразования. Нелинейность характеристики ограничивает применение подобных преобразователей для решения задачи точного измерения в условиях сложного нагружения упругого элемента усилий, изменяющихся в широком диапазоне.
Целью изобретения является линеаризация выходной характеристики в условиях сложного нагружения преобразователя.
Это достигается тем, что преобразователь силы в электрический сигнал снабжен дополнительным диФЪеренциальным преобразователем перемещения свободного конца рычага ходоувеличительного механизма в электрический сигнал, цепью вычитания частот и делителем частоты, при этом один вход цепи вычитания частот через делитель частоты связан с выходом основного дифференциального преобразователя перемещений, а другой вход непосредственно подключен к выходу дополни815526 тельного дифференциального преобразователя перемещений.
На кортеже схематически представлена конструкция и структурная схема электрических узлов предлагаемого измерительного преобразователя.
Он содержит направляющий параллелограмм, который состоит из подвижного жесткого звена 1, упругих балочек 2 и основания 3. Внутри направляющего параллелограмма симметрично продольной оси расположен чувствительный элемент, выполненный в форме упругого параллелограмма и состоящий иэ подвижного жесткого звена 4, упругих балочек 5 и общего с направля« щнм параллелограммом основания 3. подвижные жесткие звенья направляющего параллелограмма и чувствительного элемента объединены гибкой перемычкой 6, размещают в поперечной плоскости симметрии упругих балочек направляющего параллелограмма на рас= стоянии С = 6/2. Жесткое звено чувствительного элемента -связано через трехэвенный упругий шарнир 7 с рычагом 8, который опирается через двухзвенный упругий шарнир 9 на основание параллелограммов, образуя, таким образом, ходоувеличительный мехачизм.
При этом, центр поворота трехзвенного шарнира совмещен с точкой пересечения продольной и поперечной осей симметрии чувствительного элемента.
На свободном конце рычага закреплены подвижные части (якори) 10, 11 и 12
13 магнитных систем катушек 14, 15 и
16, 17 индуктивностей соответственно основного 18,10, 11, 14> 15) и дополнительного 19 дифференциальных преобразователей. Неподвижные части (сердечники) 20, 21 н 22, 23 магнитных систем вместе с катушками 14, 15 и 16, 17 индуктивностей размещены на основании 3 параллелограммов. Катушки 14, 15 индуктивности включены и контуры управляемых генераторов 24, 25 дифференциального преобразователя
18, а катушки 16, 17 - в контуры генераторов 26, 27 преобразователя 19.
Выходы генераторов в каждом дифференциальном преобразователе 18, 19 подключены ко входам смесителей с
Фильтрами 28 и 29 нижних частот аоответственно. Выход дифференциального преобразователя 18 через делйтель 30 частоты связан с одним иэ входов цепи 31 вычитания частот, другой вход которой соединен с выходом дифФеренциального преобразователя 19
Устройство работает следукнщим образом.
Измеряемая сила Р, приложенная к жесткому звену 1 направляющего параллелограмма, передается через перемычку 6 на жесткое звено 4 чувствительного элемента и далее через трехзвенный шарнир 7 на рычаг 8 ходоувеличительного механизма. В результате де„3 = оси+ ое (с 4 "с) дГ = р+1 (Ж Х + Х ) (2) где Г „, f < — начальные частоты дифференциальных преобразователей 21, 22 при x = --x 0; х, x — относительные перемещенйя якорей 10, 11 и 12, 13, катушек 14, 15 и 16, 17 индуктивности;
x„= дУ, /%х ., х д Y /Y q, где Ущ
Y — начальные зазоры магнитных систем катушек 14, 15 и 16, 17, а для равных начальных зазоров Y = Y а
b.Y х m<; х1 в
Y о о
Вводя в общем случае единичное относительное перемещение х дY/Y измерительного преобразователя силы и постоянный коэффициент е (Yam /У„,) получим х; в ° х, x< = (е /m>),х
Разностная частота д с выхода дифференциального преобразователя 18
Щ после деления на коэФфициент и дискретным делителем 30 поступает на вход цепи 31 вычитания частот и смешивается с выходной частотой дифференциального преобразователя 19 °
На выходе цепи 31 выделяется разность
Формаций изгиба а Y балочек 2 и 5 направляющего параллелограмма и чувствительного элемента, а также упругих звеньев шарниров 7 и 9, свободный конец рычага 8 смещается относительно основания 3. При этом одновременно с ним с учетом отношений плечей рычага
8 будут перемещаться соответственно якори 10, 11 и 12, 13 относительно сердечников катушек 14, 15 и 16, 17 индуктивности, причем перемещение д Y в . д У якорей 10, 11 диФФерен циального преобразователя 13 определяется коэффициентом передачи m, рычага 8, а перемещение дУ = а .. h Y якорей 12, 13 диФферЕнциального преобразователя 19 определяется коэффициентом передачи m c m< и в... m > 1.
В каждом дифференциальном индуктивном частотном преобразователе, например 19 зазор в магнитной систе20 ме одной катушки (15) уменьшается, а в другой катушке {14) — увеличивается. Это в свою очередь, приводит к изменению частот управляемых генераторов 24...27.
Выходные напряжения генераторов, включенных дифференциально, например
24, 25, поступают на входы смесителей с фильтрами 28 или 29 нижних частот, на выходе которых выделяются сигналы разностных частот д, (на выходе дифференциального преобразователя 18) и дФ (на выходе преобразователя 19), соответствующие им выражения в общем виде записываются
815526 частот nf>, являющаяся информативным параметром измерительного преобразователя силы, которая по линиям связи передается к цифровому частотомеру или вводится в соответствующий канал ИИС.
Выражение для частоты д f эапи3 сывается в виде
nf =ьФ -Ы /и =(g -Г /п1г
2 «4 os ool «/ (3)
+ Х(Х Зов Уо ж:щ1+
ФХ 4 g - При выполнении условия оа ъ, п1ь 4, Е т ю 15 о«2 2 за счет выбора соответствующего коэйФициента деления и дискретного делителя 30 частоты (грубо) и варьирования, например, начальной частоты 3) (более точно), выражение (5) не будет содержать кубичного члена разложения в степенной ряд характеристики преобразователя, и частота g и оказывается пропорциональной измеря- щ емому усилию с высокой степенью.точности д =(f — )+{ ot 0 п )Х (5) Использование частоты h f в ка 3 честве выходного информативного параметра измерительного преобразователя силы позволяет при заданной погрешности линейности значительно расширйть рабочий диапазон измеряемых сил и снизить приведенную погрешность от нестабильности начальных частот генераторов, а при наличии помехи позво ляет исключить смещение среднего значения измеряемой силы. Формула изобретения Измерительный преобразователь силы в электрический сигнал по авт. св. И 661276, о т л ы ч а ю шийся тем, что, с целью линеаризацни выходной характеристики в условиях сложного нагружения преобразователя, он снабжен дополнительным дифференциальным преобразователем перемещения свободного конца рычага ходоувеличительного.механизма в электрический сигнал, цепью вычитания частот и делителем частоты, при этом один конец цепи вычнтайия частот через делитель частоты связан с выходом основного дифференциального преобразователя перемещений, а другой вход непосредственно подключен к выходу дополнительного дифференциального преобразователя перемещений.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 661276, кл. G 01 L 1/04, 11.10.76. 815526 Тираж 907 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 1020/б8 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Л. Кожевникова Редактор М. Ликович Техред Е.Гаврилешко Корректор C. Щомак.
