Opublikowano: 26.VI.1967 53351 KI. 42f,««-?/^ MKP GXM g ?K Wspóltwórcy wynalazku: inz. Artur Peski, mgr inz. Ryszard Zarzycki Wlasciciel patentu: Instytut Lotnictwa, Warszawa (Polska) Urzadzenie wagowe o automatycznym równowazeniu magnetoelektrycznym Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie wagowe o automatycznym równowazeniu magnetoelektrycz¬ nym zestawione z mechanizmu dowazania skoko¬ wego, elektronicznego ukladu równowazenia cia¬ glego z cewka równowazaca i magnesem stalym oraz ze znanego miernika pradu, przeznaczone do dokladnego pomiaru sil w duzym zakresie na za¬ sadzie automatycznego utrzymywania polozenia równowagi dzwigni mierniczej przez kompensacje mierzonej sily.Stosowane dotychczas automatyczne urzadzenia wagowe z przesuwnym ciezarem zawieraja szereg ruchomych elementów inercyjnych, umieszczonych bezposrednio na dzwigni mierniczej, co uniemozli¬ wia uzyskanie duzych szybkosci równowazenia.Wagi tego typu o duzej 'dokladnosci sa trudne w wykonaniu i klopotliwe w uzytkowaniu. Znane sa takze wagi oparte na zasadzie równowazenia magnetoelektrycznego. Jednakze posiadaja one maly zakres wazenia, rzedu kilku gramów, z po¬ wodu trudnosci w uzyskaniu duzych sil na cewce równowazacej oraz z powodu nieliniowosci cha¬ rakterystyki sila-prad przy duzych pradach.Celem wynalazku jest usuniecie wspomnianych niedogodnosci przez opracowanie urzadzenia wa¬ gowego o automatycznym i szybkim równowazeniu magnetoelektrycznym, cechujacego sie duzym za¬ kresem sil równowazacych oraz liniowoscia cha¬ rakterystyki sila mierzona-prad w calym zakresie sily, wraz z dobrymi wlasnosciami dynamicznymi. 10 20 25 30 Wytyczone zadanie rozwiazano przez zastosowa¬ nie w znanym ukladzie równowazenia magneto¬ elektrycznego dodatkowej cewki kompensacyjnej polaczonej szeregowo z cewka równowazaca i umieszczonej na wewnetrznym nabiegunniku ma¬ gnesu stalego tak, ze strumienie magnetyczne po¬ wstale w wyniku przeplywu pradu przez obie cewki znosza sie oraz zawieszenia cewki równo¬ wazacej na plaskich sprezynach, a ponadto zanurze¬ nia obu cewek wraz z magnesem w cieczy. W mechanizmie dowazania skokowego ciezary odwa¬ zników uszeregowane sa w postepie geometrycz¬ nym dwójkowym rosnacym, a przelozenia pomie¬ dzy odpowiadajacymi im krzywkami i silnikiem elektrycznym sa uszeregowane w postepie geome¬ trycznym dwójkowym malejacym.W ten sposób uzyskano liniowosc charakterysty¬ ki sila mierzona-prad, wlasciwe prowadzenie cew¬ ki równowazacej w szczelinie magnesu stalego, otrzymanie duzych sil równowazacych, odpowied¬ nio duze tlumienie drgan mechanicznych ukladu przez otaczajaca cewke ciecz.Ponadto uzyskano przyrosty sily równowazacej mechanizmu dowazania skokowego w postepie aryt¬ metycznym jednostkowym przy bardzo prostej i eko¬ nomicznej konstrukcji mechanizmu oraz niewielkiej liczbie odwazników wzorcowych. Uzyskano dzieki tym udoskonaleniom uniwersalnosc urzadzenia wa¬ gowego. Moze ono byc stosowane zarówno do po¬ miaru sil, na przyklad w wagach aerodynamicz- 5335153351 3 nych, hamowniach i temu podobnych, jak i do pomiaru mas, na przyklad w wagach pomosto¬ wych, dozownikach i temu podobnych. Ponadto moze sluzyc do dokladnych pomiarów cisnien, a nawet jako stabilizator pradu. Zastosowane udo- -5 skonalenia pozwalaja na uzyskanie przy wazeniu automatycznym dokladnosci pomiaru tej samej klasy co konwencjonalne wagi mechaniczne.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 10 ^przedstawia schemat kinematyczny urzadzenia, a ylg. 2 — schemat elektryczny tego urzadzenia.Jak pokazano na fig. 1, dwuramienna dzwignia miernicza 1 podlegajaca z jednej strony dziala¬ niu sily mierzonej P jest polaczorfa poprzez trzpien 15 2 z cewka równowazaca 3 umieszczona w szczeli¬ nie pierscieniowego magnesu stalego 4. Na wew¬ netrznym nabiegunniku magnesu stalego 4 umie¬ szczona jest cewka kompensacyjna 5. Cewka rów¬ nowazaca 3 jest zawieszona na dwu, umieszczo- 2o nych po jednej stronie magnesu stalego 4, pla¬ skich sprezynach 6 w obudowie 7, która jest wy¬ pelniona olejem. Na trzpieniu 2 umieszczonych jest szereg szalek 8, ponad którymi znajduja sie odwazniki 9 zawieszone na dwuramiennych dzwig- 25 niach 10. Dzwignie 10 drugimi koncami opieraja sie na krzywkach 11, które poprzez mechanizm przekladniowy 12 o stalym powiazaniu kinema¬ tycznym ciaglym sa zwiazane z elektrycznym sil¬ nikiem rewersyjnym 13. Ciezar odwazników 9 jest 30 uszeregowany, poczynajac od góry, w postepie geo¬ metrycznym dwójkowym rosnacym, natomiast przelozenia miedzy krzywkami 10 a silnikiem 13 sa uszeregowane, poczynajac od góry, w postepie geometrycznym dwójkowym malejacym. Z dzwig- 35 nia miernicza 1 zwiazany jest mechanicznie czuj¬ nik polozenia 14. Jak pokazano na fig. 2, czujnik polozenia 14 polaczony jest elektrycznie ze wzma¬ cniaczem elektronicznym 15, który poprzez czlon stabilizujacy 16, cewke równowazaca 3 i cewke 40 kompensacyjna 5 laczy sie z miernikiem pradu 17.Miernik pradu 17 zaopatrzony jest w wylaczniki krancowe, nie pokazane na rysunku, sterujace ru¬ chem silnika elektrycznego 13.Przy odchyleniu dzwigni mierniczej 1 od po- lozenia równowagi w czujniku 14 powstaje na¬ piecie nierównowagi, które po wzmocnieniu we wzmacniaczu 15 i skorygowaniu w czlonie stabi¬ lizujacym 16 powoduje przeplyw pradu stalego przez cewke równowazaca 3, w której dzieki od¬ dzialywaniu pola magnetycznego magnesu stalego 4 wytwarzana jest sila proporcjonalna do wartos¬ ci pradu. Zwrot tej sily jest dobrany tak, ze po¬ woduje ona za posrednictwem trzpienia 2 powrót dzwigni mierniczej 1 do polozenia równowagi.Gdy prad w cewce równowazacej 3 mierzony miernikiem 17, wyskalowanym w jednostkach sily, osiagnie zalozone wartosci graniczne, a mimo to dzwignia miernicza 1 nie wróci do polozenia rów¬ nowagi, zostaje wlaczony przez miernik 17 silnik elektryczny 13, którego kierunek obrotów jest oH- 55 reslony wlasciwym wylacznikiem krancowym miernika 17.Silnik elektryczny 13 napedza poprzez mecha¬ nizm przekladniowy 12 i krzywki 11 dzwignie 10, dokladajac (lub odejmujac — w zaleznosci od kierunku obrotów) na szalki 8 odwazniki 9. W ten sposób calkowity ciezar odwazników 9 spo¬ czywajacych na szalkach 8 zmienia sie w poste¬ pie arytmetycznym.Proces ten powtarza sie tak dlugo az pozostala, a niezrównowazona przez odwazniki 9 spoczywaja¬ ce na szalkach 8, nadwyzka sily mierzonej P zo¬ stanie zrównowazona przez sile powstajaca w cewce równowazacej 3. Tak wiec wartosc sily mierzonej P jest suma ciezaru odwazników 9 spo¬ czywajacych na szalkach 8 i wskazan miernika 17, wywzorcowanego w jednostkach odpowiadajacych sile mierzonej P. Prawidlowe prowadzenie cewki równowazacej 3 w szczelinie magnesu stalego 4 zapewniaja plaskie sprezyny 6.Ruch cewki równowazacej 3 jest tlumiony przez olej wypelniajacy obudowe 7 i dlatego cewka równowazaca 3 wraz z obudowa 7 z olejem sta¬ nowi tlumik wahan dzwigni mierniczej 1.Przeplywajacy prad staly przez cewke kompen¬ sacyjna 5 wytwarza strumien magnetyczny równy co do wartosci lecz przeciwnie skierowany w sto¬ sunku do strumienia magnetycznego wytwarzane¬ go przez cewke równowazaca 3. W ten sposób wy¬ eliminowano wplyw pola magnetycznego cewki równowazacej 3 na indukcje magnetyczna w szcze¬ linie magnesu stalego 4, co w efekcie powoduje zachowanie liniowej charakterystyki zaleznosci sila mierzona-prad. Czlon stabilizujacy 16 nadaje calemu urzadzeniu wagowemu odpowiednie wla¬ snosci dynamiczne zapewniajace stabilna prace urzadzenia. PL