Цифровые электромагнитные весы

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения. Под действием груза 3 чувствительный элемент 1 перемещается и преобразователь 7 некомпенсации вырабатывает сигнал, поступающий в усилитель 17 и далее на вход широтно-импульсного регулятора 15 тока, который через развязывающие усилители 20 и 21 увеличивает (уменьшает) ток в катушке 10 и одновременно уменьшает(увелмчивает)ток в катушке 11 до тех пор, пока чувствительный элемент 1 не вернется в исходное положение. Управляющие сигналы широтно-импульсного регуляторав 15 тока, поступая на ключ 41, обеспечивают прохождение счетных импульсов от генератора 42 на счетчик 43 в количестве, пропорциональном времени, когда имеется разность токов в катушках 10 и 11. Третья катушка 12 уравновешивания и масштабирующий и термокомпенсирующий резисторы 35 и 36 обеспечивают стабильную величину тока, создающего начальное силовое уравновешивание. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (л1)л G 01 G 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПЧ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4682303/10 (22) 24.04.89 (46) 28.02.91. Бюл. ¹ 8 (75) B,Ä. Попов, М,М. Тимашев и А.Я, Шенфельд (53) 681,269 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1394055, кл. G 01 G 7/04, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 1081426, кл, 6 01 6 7/04, 1983. (54) ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕКТРОЫАГНИТНЫЕ

ВЕСЫ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения, Под действием груза 3 чувствительный элемент 1 перемещается и преобразователь 7 некомпенсации вырабатывает сигнал, поступающий в усилитель 17

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

Цель изобретения — повышение точности.

На фиг, 1 показана схема весов; на фиг.

2 — диаграмма величин токов, протекающих в катушках компенсатора., Весы содержат чувствительный элемент

1 с грузоприемной площадкой 2 для измеряемого груза 3, установленный через опорное устройство 4 на основании 5, снабженный флажком 6 преобразователя некомпенсации 7 и компенсатором 8 с магнитной системой 9, двумя встрсчно — уравновешивающими катушками 10 и 11., а также третьей катушкой уравновешивания 12, жестко закрепленной вместе с катушками 10 и

„„. Ж„„1631305 А1 и далее на вход широтно — импульсного регулятора 15 тока, который через развязывающие усилители 20 «21 увеличивает (уменьшает) ток в катушке 10 и одновременно уменьшает(увеличивает) ток в катушке 11 до тех пор, пока чувствительный элемент 1 не вернется в исходное положение, Управляющие сигналы широтно — импульсного регуляторав 15 тока, поступая на ключ 41, обеспечивают прохождение счетных импульсов от генератора 42 на счетчик 43 в количестве, пропорциональном времени, когда имеется разность токов в катушках 10 и 11. Третья катушка 12 уравновешивания и масштабирующий и термокомпенсирующий резисторы 35 и 36 обеспечивают стабильную величину тока, создающего начальное силовое уравновешивание. 2 ил.

11, и тарировочным грузом 13 на чувствий тельном элементе 1, Система автоматического уравновеши- (д вания 14 содержит широтно-импульсный 4 регулятор тока 15, например, интегрирую- () щего типа, подключенный по входу 16 через (" ) усилитель 17, например, также интегрирую- П щего типа, к преобразователю некомпенсации 7, а по выходам 18 и 19 через развязывающие усилители 20 и 21 — к встречно — уравновешивающим катушкам 10 и 11, причем выходы 22 и 23 развязывающих усилителей 20 и 21 соединены между собой и подсоединены к концу 24 третьей катушки уравновешивания 12, а выходы 25 и 26 развязывающих усилителей 20 и 21 соединены с концами 27 и 28 встречно — уравновешивающих катушек 10 и

1631305

11. В свою очередь, концы 29 и 30 катушек

10 и 11 соединены с выходами 31 и 32 развязывающих усилителей 20 и 21 и через опорные резисторы 33 и 34 (с сопротивлением R1 и Rz) друг с другом, а также подсоединены через масштабирующий. и термокомпенсирующий резисторы 35 и 36 (с сопротивлениями R3 и йт с противоположным температурным коэффициентом а1 по отношению к температурному коэффициенту а» катушки 12) к нулевой шине 37 источника напряжения смещения 38 (величиной

+ V<»), Одновременно, конец 39 третьей катушки уравновешивания 12 подсоединен к полюсу 40 (например, при выбранном направлении намотки, к положительному полюсу, + Ча») источника смещения 38. Кроме того, в системе автоматического. уравновешивания 14 имеется ключ 41, подключенный к выходам 18 и 19 широтно — импульсного регулятора тока 15 и установленный между последовательно соединенными генератором счетных импульсов 42, накопительным счетчиком 43 и индикатором 44, например, на 5 — 6 цифровых декад, а также устройство параллельной коррекции 45, например, по первой и второй производной, подключенное по своему входу 46 к усилителю 17, а по своим выходам 47 и 48 ко входам 49 и 50 развязывающих усилителей 20 и 21. Входы 51 и 52 последних соединены соответственно с выходами 18 и 19 широтно — импуьсного регулятора тока 15. Кнопка 53 служит для сброса показаний счетчика 43 и индикатора 44 при тарировке нулевой точки весов.

Цифровые электромагнитные весы работают следующим образом.

В исходном положении (в статике) чувствительный элемент 1 вместе с грузоприемной площадкой 2 и при наложении на последнюю груза 3, равного половине измеряемой нагрузки Р»ахи, уравновешивается встречно — направленными одинаковыми электромагнитными силами F1 и F2, образуемыми действиями равных токов l1 и I2 (фиг.

1 и фиг. 2), протекающих во встречно-уравновешивающих катушках 10 и 11, а также электромагнитной силой Fo, образуемой действием тока Io, равного сумме токов I1 и 12, lo

= I1+ l2 = censt, протекающего по третьей катушке уравновешивания 12, причем

Рмакс

Ро = Kolo = Po +

2 где Ko — коэффициент силового преобразования компенсатора 8 (по катушке 12);

Ро — вес чувствительного элемента 1 вместе с чашкой 2, катушками 10, 11 и 12 и тарировочным грузом 13;

Рмакс максимальный вес измеряемого груза 3 на весах.

Дополнительно, начальное уравновешивание чувствительного элемента 1 производится также подбором тарировочного груза 13.

В исходном положении, таким образом, чувствительный элемент 1 находится в равновесии и его отклонение Л Н по флажку 6 равно нулю, Л Н = О. При этом выходной сигнал с преобразователя некомпенсации 7 также равен О, h V > =О.

Рмакс

Затем груз 3, равный по весу снимается с площадки 2, а показания индикатора 44 устанавливаются на О за счет сброса информации в счетчике 43 путем нажатия кнопки 53 (" Сброс" ), Весы, таким образом, подготовлены к работе.

При наложении измеряемого груза 3 весом Рх чувствительный элемент 1 перемещается вверх на +А Н, в том случае, если его

Рмакс вес Рх меньше значения 2, или вниз на -ЛН, в том случае, если его вес Рх больше значения

При этом в преобразователе некомпенсации 7 возникает сигнал AV», поступающий в усилитель 17 и далее на вход 16 широтно — импульсного регулятора тока 15, который через развязывающие усилители

20 и 21, например, увеличивает ток I1 в одной из катушек 10 и уменьшает ток 2 в другой катушке 11 до тех пор, пока под действием разности электромагнитных сил F1F2, создаваемых встречно — уравновешивающими катушками 10 и 11, чувствительный элемент 1 не возвращается в исходное уравновешенное положение:

Рх = F1 - Р2 = K1(I1 — 12) где К1 — коэффициент силового преобразо-, вания компенсатора 8 (по катушкам 10 и 11).

С выходов 47 и 48 устройства параллельной коррекции 45 в развязывающие усилители 20 и 21 подаются в противоположных фазах сигналы, пропорциональные скорости и ускорению перемещения Л Н подвижного чувствительного элемента 1.

Сигналы с выходов 18 и 19 широтно — импульсного регулятора тока 15, поступая в ключ 41 соответственно открывают и закрывают путь прохождения счетных импульсов от генератора счетных импульсов 42, идущих на счетчик 43, который, в свою очередь, передает показания общего числа импульсов на индикатор 44. В результате на индикатор:44 поступает сумма И счетных

1631305 импульсов, пропорциональная разности длительности (по времени) токов li и lz, пропорциональная, в свою очередь, весу Р, измеряемого груза 3:

Ng = K3 (l g 12) = Кз A I = K4Px, (4) где Кз и К4 — масштабные коэффициенты, Наличие масштабирующего и. термокомпенсирующего резисторов 35 и 36, последовательно соединенных по току 1, с третьей катушкой уравновешивания 12, позволяет за счет выбора величины противоположных по знакам коэффциентов температурной зависимости сопротивления а и ам резистора 36 и катушки 12 повысить стабильность фиксации тока создающего начальное силовое уравновешивание чувствительного элемента 1, Кроме того, использование балансного принципа построения системы силового уравновешивания путем подключения двух встречно — уравновешивающих катушек 10 и

11 в выходные цепи симметричных развязывающих усилителей 20 и 21, а третьей катушки уравновешивания 12 к общей точке .между симметричными выходами 22 и 23 развязывающих усилителей 10 и 11, а через источник смещения 38 к нулевой шине 37 указанного источника и к симметричной точке между опорными резисторами 33 и 34, устраняет влияние нестабильности выходных цепей широтно — импульсного регулятора тока 15, Одновременно, достигается стабилизация температуры в магнитном зазоре компенсатора 8, так как арифметическая сумма токов (1+ l2 = const обмоток 10 и 11, а также ток lo = const в обмотке 12 есть величины постоянные, а значит количества тепла, выделяемые в указанных обмотках, также есть величины постоянные.

Наконец, наличие двух идентичных катушек 10 и 11 со встречным уравновешиванием по электромагнитным силам F> и Р позволяет достичь одинакового качества процессов уравновешивания, как при положении измеряемого груза 3, так и при снятии его, т. е. повысить точность работы

45 компенсатора 8 за счет симметрирования эффектов размагничивания и намагничивания его магнитной системы 9 токами Ii u lz.

Формула изобретения

Цифровые электромагнитные весы, содержащие закрепленный посредством гибких опор к основанию чувствительный элемент с грузоприемной площадкой и преобразователем некомпенсации, выход которого через усилитель подключен к входам узла параллельной коррекции и широтноимпульсного регулятора тока, выходы которого подключены к первым входам первого и второго развязывающих усилителей и к управляющим входам ключа, посредством которого генератор счетных импульсов подключен к счетчику импульсов, к выходу которого подключен индикатор, вторые входы первого и второго развязывающих усилителей подключены к выходам узла параллельной коррекции, а первые выходы первого и второго развязывающего усилителей подключены к одним концам закрепленных на чувствительном элементе первой и второй катушек электромагнитного компенсатора. вторые концы катушек соединены с одними выводами опорных резисторов и третьими входами соответственно первого и второго развязывающих усилителей, о т л и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью повышения точности, в них введены третья катушка электромагнитного компенсатора, источник напряжения смещения, масштабирующий и термокомпенсирующий резисторы, причем третья катушка жестко закреплена на чувствительном элементе совместно с первой и второй катушками и подключена одним концом к одному полюсу источника напряжения смещения, а другим концом — к вторым выходам первого и второго развязывающих усилителей, масштабирующий и термокомпенсирующий резисторы соединены последовательно и подключены к другому полюсу источника напряжения смещения и к другим выводам опорных резисторов.

1631305 .Сампо"

g) р /7/И

Составитель В, Ширшов

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор,. M. Максимишинец

Редактор И, Сегляник

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Подписное

Заказ 535 Тираж 324 к ытиям и и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при

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