Весоизмерительное устройство

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике, а именно к автоматическим весам с электромагнитным уравновешиванием. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия . Весоизмерительное устройство содержит чувствительный элемент 1 с грузоприемной чашкой, компенсатором 16, фотодатчиком 17, дифференциальный 18, уравновешивающий 21 и суммирующий 25 усилители, светодиод 15, который подсоединен через управляемый от дифференциального усилителя 18 суммирующий усилитель 25 и регулятор 28-к блоку 29 электропитания . Управление яркостью светодиода 15 производится автоматически в зависимости от величины рассогласования чувствительного элемента. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s G 01 G 7/04, 23/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ юг.1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4637818/10 (22) 17.01.89 (46) 15.04.91. Бюл. М 14 (75) А.Я.Шенфельд и В.Д.Попов (53) 681.269 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 558176, кл. G 01 G 23/36, 1977. (54) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике, а именно к автоматическим весам с электромагнитным уравновешиванием. Целью изобретения яв„„ 4 „„1642254 А1 ляется повышение точности и быстродействия. Весоизмерительное устройство содержит чувствительный элемент 1 с грузоприемной чашкой, компенсатором 16, фотодатчиком 17, дифференциальный 18, уравновешивающий 21 и суммирующий 25 усилители, светодиод 15, который подсоединен через управляемый от дифференциального усилителя 18 суммирующий усилитель 25 и регулятор 28-к блоку 29 электропитания. Управление яркостью светодиода 15 производится автоматически в зависимости от величины рассогласования чувствительного элемента. 1 з,п, ф-лы, 2 ил.

1642254

Изобретение относится к технике точного измерения массы, а именно к лабораторным автоматическим весам с электромагнитным уравновешиванием.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.

На фиг.1 показана схема конструкции электронных весов; на фиг.2 — диаграммы характеристик уровней выходных сигналов

U1 в зависимости от координаты перемещения, например угла рассогласования р, чувствительного элемента соответственно на фотопреобразователях фотодатчика (виды а и б), на выходе суммирующего усилителя (вид в на выходе регулятора (вид г) и на выходе уравновешивающего усилителя (вид д) при его линеаризированной функции.

Кроме того, на фиг.2е показана зависимость уровня яркости светоизлучения на излучателе в зависимости от координаты перемещения, например, угла рассогласования р.

Весы содержат чувствительный элемент 1. установленный с помощью опор 2 на основании 3 и снабженный грузоприемной чашкой 4 для измеряемого груза 5, катушкой 6 с "безмоментными" токовводами 7, помещенной в зазор 8 магнитной системы

9, и "флажком" 10 со щелью 11, наполовину перекрывающей каждый из фотопреобразователей 12 и 13. Освещение фотопреобразователей 12 и 13 производится от излучателя

14, выполненного, например, в виде светодиода 15.

Катушка 6 вместе с магнитной системой 9 образует электромагнитный компенсатор 16, создающий уравновешивающую силу F», направленную встречно силе веса Р» груза 5, Фотопреобразователи 12 и 13 образуют фотодатчик 17, подключенный к дифференциальному усилителю 18, выходы 19 и 20 которого соединены соответственно, с уравнсаешивающим усилителем 21, например, интегрирующего типа и через развязывающие резисторы 22 и 23 с входом 24 суммирующего усилителя 25, соединенного последовательно по своему выходу 26 через резистор 27 с регулятором 28. Регулятор 28 в свою очередь подключен последовательно с излучателем 14, например в виде светодиода 15 к блоку 29 питания.

Регулятор 28 выполнен, например, в виде полевого транзистора 30, который подключен своим затвором 31 через резистор

27 к выходу 26 суммирующего усилителя 25, а своими истоком 32 и стоком 33 — к концам

34 и 35 балластного резистора 36, подключенного последовательно со светодиодом

15 к блоку 29 питания.

Уравновешивающий усилитель 21 подсоединен выходами 37 и 38, формирующими компенсационный ток!к, к отсчетному устройству 39, например, аналого-цифрового типа, и через токовводы 7 — к катушке 6, а также к корпусу 40.

Регулируемые резисторы 41 и 42, подсоединенные к суммирующему усилителю 25 и имеющие сопротивления R1 = var и R2 = var служат соответственно для регулировки коэффициента усиления К суммирующего усилителя 25, т.е. его крутизны, и для создания требуемого смещения U< в начальной точке работы, т.е. при угле p — - О, подаваемого от источника 43 через резистор 44.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении (фиг.1 и 2) при отсутствии измеряемого груза 5 на грузоприемной чашке 4. "флажок" 10 своей щелью 11 наполовину перекрывает каждый из фотопреобразователей 12 и 13.

В результате одинаковой засветки фотопреобразователей 12 и 13 формируемые ими сигналы U1 и U2 (фиг.2а и б) равны, U1-U2 = О, а следовательно, сигналы на выходах 19 и 20 дифференциального усилителя 18 и на выходах 37 и 38 уравновешивающего усилителя 21 (фиг.2д) равны нулю, При этом значение компенсационного тока IK равно нулю, IK = О. Кроме того, в исходном положении сигналы, поступающие с выходов 19 и 20 дифференциального усилителя 18 через резисторы 22 и 23 на вход 24 суммирующего усилителя 25, также равны нулю.

Одновременно с этим в исходном поло-жении при настройке весов от источника 43 через резистор 44 и через регулируемый резистор 42 задается начальное смещение

U>, обеспечивающее требуемое минимальное значение выходного сигнала 0з мин (например, -0,5в) на выходе 26 суммирующего усилителя 25 (фиг,2в), а, кроме того, с помощью резистора 41, осуществляющего обратную связь, производится регулировка требуемого коэффициента усиления К суммирующего усилителя 25..

Указанное значение 0з мин через резистор 27 поступает в регулятор 28, например, на затвор 31 полевого транзистора 30, обеспечивая требуемое минимальное значение

U4 напряжения регулятора 28, например, на истоке 32 полевого транзистора 30, подключенного к концу 34 балластного резистора 36, Указанное значение напряжения U4 и, поступает в излучатель 14, например в светодиод 15, создавая допустимое минималь1642254 ное значение яркости In Mgq излучателя 14 (фиг,2е).

Подстройка требуемого оптимального для весов значения In, ведется, кроме того, как через изменение величины смещения U> с помощью резистора 42 (R> =чэг), также за счет выбора сопротивления Rg= чагбалластного резистора 36(фиг.2е).

В исходном положении при нулевой координате перемещения, например угле перемещения или отклонения p =- О, чувствительного элемента 1, а значит,и при допустимой минимальной яркости In г и, излучателя 14, крутизна характеристики уравновешивающего усилителя 21 вместе с фотодэтчиком 17 (фиг,2д) имеет наименьшее значение.

Следовательно, в исходном положении чувствительного элемента 1, при p = О, коэффициент усиления Ку уравновешивающего усилителя 21 также имеет малое значение, Ky = Ky н.

При наложении груза 5 на грузоприемную чашку 4 чувствительный элемент 1 вместе со своим "флажком" 10 и щелью 11 перемещается по координате р, например по углу р, при этом щель 11 перемещается, "приоткрывая" и тем самым больше засвечивая один из фотопреобразователей 12 или 13 и "призатемняя" и тем самым меньше засвечивая другой.

В результате этого разностный сигнал от фотопреобразователей 12 и 13 становится не равным нулю, Ui — Uz = О, При этом сразу же на выходах 19 и 20 дифференциального усилителя 18 возникает сигнал рассогласования, поступающий через резисторы 22 и 23 на вход 24 суммирующего усилителя 25, в котором они суммируются и усиливаются и в виде сигнала 0з с его выхода 26 поступают через резистор

27 в регулятор 28, например, на затвор 31 полевого транзистора 30, вследствие чего резко возрастает сигнал U4, поступающий в излучатель 14.

Яркость In излучателя 14, например, светодиода 15, существенно возрастает, вследствие чего возрастает и разностный сигнал 01 — U2 A 00, поступающий в дифференциальный усилитель 18.

Одновременно возрастают сигналы на выходах 19 и 20 последнего, поступающие в уравновешивающий усилитель 21, формирующий повышенный компенсационный ток!к, который при большом значении коэффициента усиления Ку г кс, т.е. при большой крутизне характеристики Ug = f(p ) см. фиг..2д, и вследствие этого с повышенным

55 быстродействием, попадая в катушку 6 компенсатора 16. создает уравновешивающую силу Ек и возвращает чувствительный элемент 1 в положение, близкое к исходному, равновесному положению. когда р -0, При попадании чувствительного элемента 1 и его "флажка" 10 в зону малых отклонений, р - О автоматически, как было описано ранее, уменьшаются сигналы, поступающие с выходов 19 и 20 дифференциального усилителя 18 на вход 24 суммирующего усилителя 25 и далее, в конечном итоге, опять уменьшается яркость In излучателя 14, а значит, уменьшается и коэффициент усиления Ку уравновешивающего усилителя 21 вместе с фотодатчиком 17, т.е. крутизна их характеристики (фиг,2д).

Чувствительный элемент 1 в результате воздействия тока !к получает силовое уравновешивание, P — FK - О, при этом яркость

4 излучателя 14 и коэффициент усиления Ку уравновешивающего усилителя 21 вместе с фотодатчиком 17 опять получили минимальные значения, 4 = 1г мин и Ky = Ky г4ин (фиг.2е и д).

Отсчет измеряемого веса Рх груза 5 ведется по току II; на отс <етном устройстве 39, Pх, = -=K !к, где К вЂ” масштабный коэффициент.

Градуировка весов ведется с помощью образцовых грузов 5 с известным весом Рг>

Ргр

К =- — —, к гр где IK rp — значение тока 1к при нагрузке Prp.

Таким образом, использование предлагаемых электронных весов позволяет за счет автоматического изменения крутизны характеристики уравновешивающего усилителя совместно с фотодатчиком и излучателем в зависимости от величины приложенной нагрузки на чашке весов, существенно повысить результирующую точность взвешивания, поскольку излучатель работает большую часть времени с малым уровнем яркости, т.е. в "ждущем" режиме, и тем самым он меньше нагревается и нагревает "флажок" и чувствительный элемент, а также электронные весы в целом, при этом меньше расходуется ресурс, При этом одновременно повышается быстродействие устройства за счет увеличения скорости реакции на прилагаемую нагрузку, а, кроме того, повышается точность весов в уравновешенном состоянии, поскольку при угле рассогласования го 0 и малой крутизне системы уравновешивания они меньше подвержены вибрациям, Использование в качестве регулятора яркости излучателя полевого транзистора с р-и пе1642254

Фиг

Составитель М. Селуянов

Редактор Ю. Середа Техред M.Moðãåíòàë Корректор М. Самборская

Заказ 1138 Тираж 332 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 реходом и светодиода в качестве излучателя вместо лампы дополнительно повышает точность и быстродействие весов, поскольку такой регулятор требует пониженной мощности, управления, а светодиод имеет большую степень реакции на изменение яркости по сравнению с излучателем в виде осветительной лампы.

Формула изобретения

1. Весоизмерительное устройство, содержащее чувствительный элемент с грузоприемной чашкой, установленной с помощью опор на основании и снабженный электрическим компенсатором и фотодатчиком, подсоединенным к входу дифференциального усилителя, блок электропитания излучателя фотодатчика и отчетное устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, оно снабжено уравновешивающим, усилителем, последовательно соединенными суммирующим усилителем и регулятором, причем суммирующий усилитель подключен к выходам

5 дифференциального и входам уравновешивающего усилителей, излучатель фотодатчика через регулятор подсоединен к блоку электропитания, а выход уравновешивающего усилителя подключен к входам элект10 рического компенсатора и отсчетного устройства, 2. Устройство по п.1, о т л и ч à ю щ е ес я тем, что излучатель выполнен в виде светодиода, а регулятор — в виде резистора

15 и полевого транзистора с р — n-переходом, затвор которого подключен к выходу суммирующего усилителя, а исток через резистор подсоединен к стоку и блоку электропитания излучателя фотодатчика.

Весоизмерительное устройство Весоизмерительное устройство Весоизмерительное устройство Весоизмерительное устройство 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения

Изобретение относится к весоизмерительной технике

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность и быстродействие измерения

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к способам сборки чувствительного элемента весов с электромагнитной системой уравновешивания чувствительного элемента на упругих опорах

Изобретение относится к технике измерения масс, а именно к точным электромагнитным весам с силовой компенсацией

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для создания эталонных и образцовых весов

Изобретение относится к массоизмерительной технике

Изобретение относится к весоизмерительной технике

Изобретение относится к технике точного измерения массы, а именно к лабораторным автоматическим весам для малых нагрузок, в частности для термогравиметрических исследований потерь массы при различных физико-технических воздействиях

Изобретение относится к технике точного измерения массы, а именно к лабораторным весам с автоматическим уравновешиванием и регистрацией изменений массы во времени

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к точным устройствам для сортировки по массе мелких предметов на весовые группы

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность и быстродействие, уменьшить потребление энергии и габариты устройства

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к устройствам для определения теоретического веса объектов, и может быть использовано для учета веса различной штучной продукции в течение смены и суток

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для учета суммарного веса объектов на конвейере

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к точным устройствам для сортировки мелких предметов типа кристаллов алмаза по весовым группам

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для весов как с автономным питанием, так и работающих от сети

Изобретение относится к динамометрической технике, а именно к автоматическим устройствам аналитического типа, применяемым для проведения физико-технических, термо-физических и термогравиметрических измерений

Изобретение относится к весоизмерительному торговому оборудованию, предназначенному преимущественно для выездной и лоточной торговли
Наверх