SU1103080A1

SU1103080A1 - Weigher

Info

Publication number: SU1103080A1
Application number: SU833539263A
Authority: SU
Inventors: Иван Васильевич Французов; Геннадий Иванович Гуляев; Николай Григорьевич Белокриницкий; Александр Николаевич Черноиваненко
Priority date: 1983-01-11
Filing date: 1983-01-11
Publication date: 1984-07-15

Abstract

ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВС содержащее магнитоанизотропные датчй ,ки веса с группой первичных и вторичных обмоток, размещенных на магнитепроводе в виде консольной балки, источник стабилизированного напр жени переменного тока, к которому подключены первичные обмотки, последовательно соединенные между собой, и вм1Пр митель , к входу которого через ком|Пенсатор начального разбаланса подключены вторичные обмотки, а к выходу - измерительный прибор, отличающ е ее тем, что, с целью повышени точности и увеличени быстродействи за счет обеспечени линейности выходного сигнала, в него выведены фазосдвигшощий элемент и источник посто нного тока, а в каждый датчик веса - дополнительна группа первичных и вторичных обмоток, причем магнитопроводы датчиков веса .вьшолнены сту- пенчатой формы с равным сопротивле1 нием изгибу дл всех ступеней,первичные обмотки дополнительной группы соединены между собой последовательно и под (/) ключены к источнику посто нного тока. С а вторичные обмотки включены между собой дифференциально на каждой ступени магнитопровода и послёйовательйо между ступен ми и подключены к фазосдвйгаюлдему элементу, выход которого соединен с выходом вьшр мител последовательно и встречно.WEIGHT-MEASURING DEVICE containing magnetically anisotropic sensors, weights with a group of primary and secondary windings placed on a magnetic line in the form of a cantilever beam, a source of stabilized AC voltage to which primary windings are connected in series with each other, and vm1Prmitel, to the input of which is connected The initial unbalance pensator is connected to the secondary windings, and a measuring device is connected to the output, distinguishing it by the fact that, in order to increase accuracy and increase speed, To ensure the linearity of the output signal, the phase-shifting element and the DC source are brought into it, and each weight sensor contains an additional group of primary and secondary windings, and the magnetic cores of the weight sensors are filled with a stable form with equal bending resistance for all levels, the primary The windings of the additional group are interconnected in series and under (/) are connected to the DC source. С and the secondary windings are connected differentially with each other at each stage of the magnetic circuit and are connected between the stages and connected to a phase-shift element, the output of which is connected to the output of the detector in series and counter.

Description

Изобретение относитс к весоизмерительной технике, в частности к весовым устройствам, в которых используютс магнитоанизотропные датчики веса.5The invention relates to weighing technology, in particular to weighing devices that use magnetically anisotropic weight sensors.

Известен магнитоупругий датчик усили , вьшолненный в виде консольной балки из пластин равного сопротивлени изгибу трапецеидальной формы с обмоткой возбуждени и изме- 10A magnetoelastic force sensor is known, implemented as a cantilever beam of plates of equal resistance to trapezoidal bending with an excitation winding and measuring 10.

рительной обмоткой, расположенными на магнитопроводе параллельно междуi собой и перпендикул рно высоте тра-: пеции Л .winding, located on the magnetic core parallel to each other and perpendicular to the height of the path L.

Однако конструкци такого MarHHTOir 15 провода не может быть использована в магнитоанизотропных датчиках с крестообразным расположением обмоток, имеющими аналоговый выходной электрический сигнал. Это объ сн етс тем, 20 что относительно средней линии изгиба , по толщине магнитопровода (набора пакета пластин), верхн половина пластин имеет напр жени раст жени , . а нижн - сжати , следовательно, 25 и магнитна проницаемость, относитель но средней линии изгиба, имеет разные знаки, а поскольку отверсти под крестообразные обмотки могут быть расположены только перпендикул рно набор пластин, то в силу этого и обмотки наход тс .в положении воздействи на них магнитной проницаемости разных знаков, поэтому выходное напр жение , электрический сигнал соотвёт ствующий усилию, посто нно равен нулю. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс вес измерительное устройство, содержащее магнитоанизотропные датчики вес с группой первичных и вторичных обмоток , размещенных на магнитопровод в виде консольной балки, источник стабилизированного напр жени переменного тока, к которому подключены первичные обмотки, последовательно соединенные между собой, и вьшр митель , к входу которого через компен сатор начального разбаланса подключ ны вторичные обмотки, а к выходу измерительньй прибор 2J . Однако в магнитопроводе, в местах распэлеикени элементов, при работе на изгиб возникают отличные по величине напр жени деформации, а, ел довательно, и магнитна проницаемость , что приводит к снижению пр молинейности выходной характеристики . При использовании силовоспринимающего элемента в виде консольной балки, работающей на изгиб, увеличиваетс величина перемещени груза, а в результате этого, увеличиваетс амплитуда и врем затухани колебательного процесса, вызванного динамическим воздействием в момент передачи усили .However, the design of such a MarHHTOir 15 wire cannot be used in magnetoanisotropic sensors with a crosswise arrangement of windings having an analog electrical output signal. This is explained by the fact that, with respect to the average bending line, across the thickness of the magnetic circuit (set of plate packs), the upper half of the plates have tensile stresses,. and the bottom one compresses, therefore, 25 and the magnetic permeability, relative to the midpoint of the bend, has different signs, and since the holes for the cruciform windings can only be located perpendicularly a set of plates, therefore, the windings are their magnetic permeability of different signs, so the output voltage, the electrical signal corresponding to the force, is always zero. The closest in technical essence to the invention is a weight measuring device containing a magnetically anisotropic weight sensor with a group of primary and secondary windings placed on a magnetic conductor in the form of a cantilever beam, a source of stabilized alternating current to which primary windings are connected in series, and an expander, to the input of which, through the initial unbalance compensator, the secondary windings are connected, and to the output a measuring device 2J. However, in the magnetic conductor, in the places of the spreading of elements, when working on a bend, deformations of different magnitude arise, and, of course, magnetic permeability, which leads to a decrease in the linearity of the output characteristic. When using a force-receiving element in the form of a cantilever beam operating on a bend, the magnitude of the movement of the load increases, and as a result, the amplitude and decay time of the oscillatory process caused by the dynamic effect at the moment of force transfer increases.

Цель изобретени - повьшение точности и увеличение быстродействи за счет обеспечени линейности выходного сигнала и уменьшени вли ни динамической составл ющей сигнала.The purpose of the invention is to increase accuracy and increase speed by ensuring linearity of the output signal and reducing the influence of the dynamic component of the signal.

Поставленна цель достигаетс тем, что в весоизмерительное устройство , содержащее магнитоанизотропные датчики веса с группой первичных и вторичных обмоток, размещенных на магнитопроводе в виде консольной балки, источник стабилизированного напр жени переменного тока, к которому подключены первичные обмотки, последовательно соединенные между собой , и выпр митель к входу которого через компенсатор начального разбаланса подключены вторичныеобмотки , а к выходу - измерительньй прибор , введены фазосдвигающий элемент и источник посто нного тока, а в каждьй датчик веса - дополнительна группа первичных и вторичных обмоток, причем магнитопроводы датчиков веса выполнены ступенчатой формы с равным сопротивлением изгибу дл всех ступеней , первичные обмотки дополнительной группы соединены между собой последовательно и подключены к источнику посто нного тока, а вторичные обмотки включены между собой дифференциально на каждой ступени магнитопровоДа и последовательно между стулен ми и подключены к фазосдвигающему элементу, выход которого соединен с выходом выпр мител последовательно и ввтречно. На чертеже показана структурна схема весоизмерительного устройства. Весоизмерительное устройство содержит два магнитоанизотропных датчика веса, каждый из которьк включает магнитопроводы 1 и 2, выполненные в виде ступенчатой консольной балки равного сопротивлени , и обмоточные элементы 3-18, расположенные по два на каждой ступени магнитопровода, симметрично относительно линии изгиба . Верхние относительно линии изгиба обмоточные элементы 3,7,11 и 15, расположенные на магнитопроводе 1, и обмоточные элементы 5,9,13, 17, расположенные на магнитопроводе 2, .работают в области раст жени магнитопроводов 1 и 2, а нижние 4,8,12,16 и 6,10,14,18 - в области его сжати (дл нагл дности соединв ни электрической схемы элементы 1118 не включены). Элементы 3,4,5 и 6 составл5пот первзж) группу. Они, включены в измерительную схему, последовательное соединение первичных обмоток которой запитано от источника 19 стабилизированного напр жени переменного то ка, вторичные ее обмотки включены дифференциально на одной ступени ма нитопровода и последовательно между соответствуннцими ступен ми двух маг нитопроводов, а общий быход этих вторичных обмоток подключен к ком пенсатору 20 первоначального сигнала небаланса, выход которого соединен с вьшр мителем 21. Элементы 7-10 (втора группа) включены в компенсационную систему сигнала колебательного процесса., последовательное соединение первичных обмоток которой запитано от источника 22 стабилизированного напр жени посто нного тока, а выход вто ричных -обмоток, включенных между собой аналогично вторичным обмоткам измерительной системы, подключен к фазосдвигающему элементу 23. К общему выходу измерительной и компенсационной систем, которые включены между собой последовательно и в противофазе, подключен измерительньй прибор 24, подключённый к индикатору 25, блоку управлени 26 цифропечатающим устройством 27. Кнопка 28 вьщает команду на регистр цию веса. Весоизмерительное устройство раб тает следующим образом. В ненагруженном состо нии измерительна схема устанавливаетс в нулевое положение компенсатором 20 первоначального сигнала небаланса, после чего устройство .приведено в готовность дл взвешивани гру .303 (труб). Труба устанавливаетс на груэопередающий механизм (на чертеже не показан), усилие веса которой передаетс на два магнитоанизотропных датчика. Магнитопроводы 1 и 2 воспринимают нагрузку, прогибаютс на величину, пропорциональную усилию веса и совершают затухающий колебательный процесс. По всей рабочей длине магнитопровода, имеющего форму консольной балки равного сопротивлени , равномерно распредел етс напр жение деформации, а следовательно , и магнитна проницаемость В силу магнитной анизотротги материала магнитопровода и питани первичных обмоток элементов 3-6, измерительной системы от источника 19 стабилизированного напр жени переменного тока, во вторичных обмотках этих элементов возникает напр жение, поступающее на выпр митель 21. Выпр мленное напр жение вл етс ргнбающей , представл ющей сигнал, пропорциональньш величине усили веса и амплитуде частоты колебательного процесса. Во вторичных обмотках элементов 7-10 компенсационной системы возникает напр жение, соответствующее элек грическому сигналу по частоте и амплитуде только колебательного процесса, так как первичные обмотки этих элементов запитаны от источника 22 стабилизированного напр жени посто нного тока. Полученный электрический сигнал, от действи колебательного процесса корректируетс фазосдвигающим элементом 23 до совпадени его с фазой си.гнала от действи колебательного процесса , полученного в измерительной системе, а поскольку оба сигнала алгебраически суммируютс , так.-как их источники включены между собой последовательно и в противофаэе.то их результирующа равна нулю, следовательно на вход измерительного прибора 24 поступает сигнал только соответствзпощий весу взвешиваемого груза. Далее сигнал преобразовываетс и поступает на индикатор 25 веса и блок управлени 2. Нажатием кнопки 28 ведаетс команда в блок управлени 26, который выдает разрешение на печать цифропечатающему устройству 27. Если взвешивание труб осуществл етс . в потоке, то кнопка 28 замен етс путевым выключателем, срабатьшающим от механизма, перемещающего труды (на чертеже не показан).The goal is achieved by the fact that a weight measuring device containing magnetically anisotropic weight sensors with a group of primary and secondary windings placed on a magnetic core in the form of a cantilever beam, a source of stabilized alternating current to which the primary windings are connected in series with each other, and the rectifier secondary windings are connected to the input of which through the initial unbalance compensator, and a measuring device to the output, a phase-shifting element and a constant source are introduced current, and in each weight sensor there is an additional group of primary and secondary windings, the magnetic conductors of the weight sensors are made in a stepped form with equal bending resistance for all stages, the primary windings of the additional group are interconnected in series and connected to the DC source, and the secondary windings interconnected differentially at each stage of the magnetic circuit and in series between the stools and connected to a phase-shifting element, the output of which is connected to the output will correct ate consistently and vvtrechno. The drawing shows a block diagram of the weighing device. The weighing device contains two magnetically anisotropic weight sensors, each of which includes magnetic cores 1 and 2, made in the form of a stepped cantilever beam of equal resistance, and winding elements 3-18, located two at each step of the magnetic circuit, symmetrically relative to the bend line. The upper winding elements 3,7,11 and 15, located on the magnetic core 1, and winding elements 5,9,13, 17, located on the magnetic core 2, work in the area of stretching of the magnetic cores 1 and 2, and the lower 4, 8,12,16 and 6,10,14,18 - in the area of its compression (for the consistency of the connection of the electrical circuit elements 1118 are not included). The elements 3,4,5 and 6 were 5 primary group. They are included in the measuring circuit, the serial connection of the primary windings of which is powered from the source 19 of a stabilized alternating current, its secondary windings are included differentially at one stage of the conduit and in series between the corresponding stages of the two magnetic conduits, and the common power supply of these secondary windings is connected to the compensator 20 of the initial unbalance signal, the output of which is connected to the expander 21. Elements 7-10 (the second group) are included in the cola signal compensation system process, the serial connection of the primary windings of which is powered from the source 22 of a stabilized DC voltage, and the output of the secondary windings connected to each other similarly to the secondary windings of the measuring system, is connected to the phase-shifting element 23. To the common output of the measuring and compensation systems, which are connected to each other in series and in antiphase, the measuring device 24 is connected, connected to the indicator 25, the control unit 26 by a digital printing device 27. Button 28 is shown Sets the command to register the weight. The weighing device operates as follows. In the unloaded state, the measuring circuit is set to zero position by compensator 20 of the original unbalance signal, after which the device is alerted to weigh the weight of 303 (pipes). The pipe is mounted on a gruppo-transmission mechanism (not shown in the drawing), the weight of which is transmitted to two magnetic anisotropic sensors. The magnetic cores 1 and 2 absorb the load, bend by an amount proportional to the force of the weight, and perform a damped oscillatory process. Throughout the entire working length of the magnetic circuit, having the form of a cantilever beam of equal resistance, the strain voltage is uniformly distributed, and hence the magnetic permeability Due to the magnetic anisotroth of the magnetic core material and the power supply of the primary windings of the elements 3 to 9 current, in the secondary windings of these elements, a voltage is applied to the rectifier 21. The rectified voltage is a fault, representing a signal proportional to The ultimate magnitude of the weight gain and amplitude of the frequency of the oscillatory process. In the secondary windings of elements 7-10 of the compensation system, a voltage arises corresponding to the electric signal in frequency and amplitude of the oscillatory process only, since the primary windings of these elements are powered from the source 22 of a stabilized DC voltage. The received electrical signal, from the action of the oscillatory process, is corrected by the phase-shifting element 23 until it coincides with the phase of the sigal from the action of the oscillatory process obtained in the measuring system, and since both signals are algebraically summed, so that their sources are interconnected among themselves sequentially and in counter-effect. Their resultant is zero, therefore only the signal corresponding to the weight of the weighed load is fed to the input of the measuring device 24. The signal is then converted and supplied to the weight indicator 25 and the control unit 2. By pressing the button 28, a command is sent to the control unit 26, which grants permission to print to the digital printer 27. If the tubes are weighed. in the flow, then the button 28 is replaced by a limit switch, triggered by the mechanism moving the work (not shown).

.Использование предлагаемого весоизмерительного устройства позвол ет уменьшить погрешность взвешивани , так как использование магнитопровода в виде балки равного сопротивлени обеспечивает получение равномерного распределени магнитной проницаемости по всей его рабочей длине; исклю1103080 . The use of the proposed weighing device allows to reduce the weighing error, since the use of a magnetic conductor in the form of a beam of equal resistance ensures a uniform distribution of magnetic permeability along its entire working length; excluding 1103080

чить вли ние на точность и быстродействие взвешивани электрического сигнала возникающего от действи колебательного процесса упругих 5 элементов, путем противофазного включе .ни равнозначного ему электрического сигнала, получаемого также от действи этого колебательного процесса.To influence the accuracy and speed of weighing of an electrical signal arising from the action of the oscillatory process of the elastic 5 elements, by antiphase switching on or an equivalent electric signal, also obtained from the action of this oscillatory process.

Claims

MEASURING DEVICES ^ containing a magneto-anisotropic sensor, weight cells with a group of primary and secondary windings placed on the magnetic circuit in the form of a cantilever beam, a source of stabilized AC voltage to which primary windings are connected, connected in series with each other, and you

1) A rectifier, to the input of which secondary windings are connected through the initial unbalance compensator, and a measuring device, which is different in that, in order to increase accuracy and increase speed by ensuring the linearity of the output signal, a phase-shifting element and a source are output constant current'a, and in each weight sensor - an additional group of primary and secondary windings, and the magnetic cores of the weight sensors are made step-shaped step with equal bending resistance for all stages, primary _β about the coils of the additional group are connected to each other in series and connected to a DC power source and the secondary windings are connected to each other differentially at each stage of the magnetic circuit and in series between the stages and are connected to the phase-shifting element, the output of which is connected in series with the rectifier output.