Устройство для силовой компенсации весов

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для точных измерений усилий, массы, плотности и веса различных тел в широком диапазоне. Цель изобретения - повышение точности и упрощение конструкции схемы формирования прямоугольных импульсов тока в катушке силовой компенсации. Измеряемый вес P<SB POS="POST">X</SB> уравновешивается усилием F<SB POS="POST">к</SB> компенсатора 1. Некомпенсация ΔF<SB POS="POST">X</SB> преобразуется в перемещение Δ<SB POS="POST">х</SB>, датчиком 5 в напряжение и преобразователем 6 в импульсы длительностью T<SB POS="POST">1</SB>/T, которые управляют ключом 3. В момент времени T<SB POS="POST">1</SB> при положительном импульсе напряжения U<SB POS="POST">у1</SB> ток I<SB POS="POST">0</SB> стабилизатора тока 5 протекает по обмотке "а". При разомкнутой обмотке "б" ток имеет форму I<SB POS="POST">а</SB> экспоненциальных импульсов. При закорачивании обмотки "б" переменные составляющие токов в обмотках I<SB POS="POST">а</SB> и I<SB POS="POST">б</SB> имеют вид прямоугольных взаимно инвертируемых импульсов тока, причем ток I<SB POS="POST">б=</SB> не имеет постоянной составляющей I<SB POS="POST">б=</SB>=0, а ток I<SB POS="POST">а</SB>=I<SB POS="POST">а=</SB>+I<SB POS="POST">а</SB> @ , т.е. по обмотке "а" протекают импульсы тока, содержащие постоянную составляющую I<SB POS="POST">а=</SB> и переменную I<SB POS="POST">а</SB> @ , совпадающую по форме с током I<SB POS="POST">б</SB>, но находящуюся с ним в противофазе. На низких частотах имеет место чисто активный характер нагрузки, т.е.полное исключение с индуктивного характера катушки силовой компенсации при формировании импульсного уравновешивающего тока, что обеспечивает полную компенсацию всех низкочастотных гармоник переменной составляющей магнитного потокосцепления. Таким образом, наличие бифилярной короткозамкнутой обмотки позволяет сформировать практически идеальные прямоугольные импульсы тока в обмотке силовой компенсации и получить высокоточную характеристику импульсного преобразования I<SB POS="POST">а</SB>=I<SB POS="POST">0</SB><SP POS="POST">.</SP>T<SB POS="POST">1</SB>/T. При отсутствии короткозамкнутой бифилярной обмотки стабилизатор тока за счет индуктивного характера нагрузки не выходит на режим стабилизации, среднее значение тока I<SB POS="POST">а</SB>=I<SB POS="POST">0</SB><SP POS="POST">1.</SP>T<SB POS="POST">1</SB>/T, где I<SB POS="POST">0</SB>≠CONST, и характеристика импульсного преобразования нелинейна и нестабильна. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ns®>on 1 цу4 С 01 С 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

g Р063 И

1 1- Л! . " i",tghkh

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

tlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР! i АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! (21) 4138241/24-10 (22) 22.10.86 (46) 23.12.89. Бюл. М 47 (71) Ленинградский политехнический институт им. М.H.Êàëèíèíà (72) В.Е.Евдокимов, В.С,Моисейченко, И.Л.Мосягина и В.Y..ÒðîôèìîB (53) 681.269(088.8) (36) Авторское свидетельство СССР

9 1310642, кл. G 01 G 1/08, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИЛОВОЙ КОМПЕНСАЦИИ ВЕСОВ (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для точных измерений усилий, массы, плотности и веса различных тел в широком диапазоне.

Цель изобретения — повышение точности и упрощение конструкции схемы формирования прямоугольных импульсов тока в катушке силовой компенсации.

Измеряемый вес Р„ уравновешивается усилием Г„ компенсатора 1. Некомпенсация 6 Р преобразуется в перемещех ние h датчиком 5 в нагряжение и преобразователем 6 в импульсы длительчостью t,/Т, которые управляют ключом 3. В момент времени t < при положптел -.ном. импульсе напряжения 0,,, ток

T.> стабилизатора тока 5 протекает по обмотке а. При разомкнутой обмотке б ток имеет форму Е, экспоненциальных импульсов. При з акорачивании обмотки б переменные составляющие токов в обмотках I и 10 имеют вид прямоугольных взаимно инвертируемых импульсов тока, причем ток ? не имеет постоянной составляющей I<=0, а ток Т =1О +?С, т.е. по обмотке а протекают импульсы тока, содержащие постоянную составляющую Тои переменнук

I », совпадающую по форме с током

Ib но находящуюся с ним в противо1530930 фазе. На низких частотах имеет место чисто активный характер нагрузки, т,е. полное исключение с индуктивного характера катушки силовой компен5 сации при формировании импульсного уравновешивающего тока, что обеспечивает полную компенсацию всех низкочастотных гармоник переменной составляющей магнитного потокосцепления.

Таким образом, наличие бифилярной короткозамкнутой обмотки позволяет сформировать практически идеальные прямоугольные импульсы тока в обмотке.силовой компенсации и получить высокоточную характеристику импульсного преобразования Ia Io,/T. При отсутствии короткозамкнутой бифилярной обмотки стабилизатор тока за счет индуктивного характера нагрузки не выходит на режим стабилизации, среднее значение тока ТдТ, t /Ò, где Т 1сопэ1, а характеристика импульсного преобразования нелинейна и нестабильна. 3 ил.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может 20 найти широкое применение для точных измерений усилий, массы, плотности, веса различных тел в широком диапазоне.

Цель изобретения — повьш ение точ- 25 ности и упрощение конструкции схемы формиров ания прямоу гольных импульсов тока в катушке силовой компенсации.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — электрическая схема устройства; на фиг. 3 — временные диаграммы, Устройство содержит силовой магнитоэлектрический компенсатор 1, включающий подвижную катушку с двумя бифилярными обмотками а и б, закрепленную на основании с помощью упругого подвеса 2. Одна иэ обмоток а соединена через ключ 3 со стабилизатором ч тока, Концы другой обмотки б соединены вместе, замыкая обмотку накоротко. Перемещение Ь катушки 1 преобразуется датчиком 5 перемещений в электрический сигнал dU, который преобразователем 6 напряжения во времен- 45 ной интервал преобразуется в относительную длительность t1/Т, Импульсы напряжения (t

Преобразователь 6 тактируется модулятором 7, 50

Устройство работает следующим о6разом.

Измеряемый вес P уравновешивается х усилием Г„компенсатора 1. Некомпенсация hF преобразуется в перемещение 55 датчиком 5 в напряжение и преобразователем 6 в импульсы длительностью

tt/Т, которые управляют ключом 3, выполненным, например, на транзисторе

4 =)И < ?а+1Ф?р+? О R и 0= j4)L I>+

+ЗИМ? а+4 R °

Решая систему этих уравнений и учитывая, что для бифилярной катушки можно считать R R<=R и L< Е =М=?., полное сопротивление катушки

R 1+2(— ) я= ---- — — --- + j

QL 2

1+(— ) R

1+(— ) R которое на низких частотах uL aa R равно 2 = R. Таким образом, на низких

Г . Пусть в момент времени е при положительном импульсе напряжения U> на базе транзистора Т, он открыт, а ток I стабилизатора тока протекает по обмотке а. При разомкнутой обмотке б ток в обмотке а имеет форму Т„ экспоненциальных импульсов. При закорачивании обмотки б переменные составляющие токов в обмотках I ц и I g имеют вид строго прямоугольных инвертированных друг относительно друга импульсов тока, причем ток Ig не имеет постоянной =c"òàâëÿþùåé I =0, а

Тц о о»

Таким образсм, по обмотке а протекают импульсы тока, содержащие постоянную составляющую Iö и переменную I,, совпадающую по форме с током I, но находящуюся с ним в противофазе.

При короткоэамкнутой обмотке б наводимая в ней ЭДС от импульсного тока

Тц в обмотке а создает ток I<, который равен переменной составляющей тока 1 „ -Т . Действительны уравнения напряжения на обмотках а и б соответственно.

0 6 чормулаиз обретения!

53093 частотах имеет место чисто активныи

4

T(ХО

1а

Tq

Фиг. 2

4Ь2 5

Составитель Т.Ишкова

Редактор А.Мотыль Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец

Заказ 7943/42 Тираж 660 Подписное

В}ЬП!П!! 1"u-уцарствс.» нного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303ý, Москва, iK-35, Раушская каб., д. 4/5

Произволствевв -издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул ° Гагарин, 101 характер нагрузки, т.е ° полное исключение индуктивного характера катушки силовой компенсации при формировании импульсного уравновешивающего тока, что обеспечивает полную компенсацию всех низкочастотных гармо ник переменной составляющей магнитного потокосцепления.

Таким образом, наличие бифилярной короткозамкнутой обмотки позволяет сформировать практически идеальные и;.нмоугольные импульсы тока в обмот..е силовой компенсации и получить высокоточную характеристику импульсного преобразования Т =Т t,/Ò.

При отсутствии короткоэамкнутой бифилярной обмотки стабилизатор тока эа счет индуктивного характера на- 20 грузки не выходит на режим стабилизации и среднее значение тока I =

=I, t,/Т, где I,!!const, а характеристика импульсного преобразования нелинейна и нестабильна. 25

Устройство для силовой компенсации весов, содержащее датчик перемещения чувствительного элемента весов, преобразователь напряжения во временной интервал, модулятор, ключ, стабилизатор тока и обратный преобразователь в виде катушки индуктивности, установленной на упругом подвесе, причем входы преобразователя напряжения во временной интервал подключены к выходам датчика перемещечия и модулятора, а выход соединен с управляющим входом ключа, первый контакт которого подсоединен к выходу стабилизатора тока, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности, в нем катушка силовой компенсации имеет две бифилярные обмотки, одна из которых подключена к второму контакту ключа, а концы другой обмотки накоротко соединены между собой.