SU1492221A1

SU1492221A1 - Весы с электромагнитным уравновешиванием

Info

Publication number: SU1492221A1
Application number: SU874313754A
Authority: SU
Inventors: Семен Аркадьевич Элькинд; Владимир Михайлович Трофимов; Мажит Мубаракович Тимашев
Original assignee: Ленинградский Завод "Госметр"
Priority date: 1987-10-08
Filing date: 1987-10-08
Publication date: 1989-07-07

Abstract

Изобретение относитс к весоизмерительной технике в частности к весам дл измерени массы с автоматическим уравновешиванием. Цель изобретени - повышение точности и надежности работы весов. В установившемс режиме при измерении веса чувствительный элемент 1 находитс в исходном положении. Световой поток от источника 13 света проходит через прорезь 12 флажка 11 и освещает часть фоточувствительных поверхностей двух фотоприемников 14, освещенность которых определ ет величину на выходах 15 и 16. Разность этих сигналов преобразуетс дифференциальным усилителем 17 и через блок 18 передачи поступает на вход регул тора 19, который измен ет ток катушки 9 электромагнита 10 силовой компенсации так, что сигнал на входе регул тора 19 равен нулю. При наложении груза 3 на грузоприемную площадку 2 чувствительный элемент 1 перемещаетс и положение прорези 12 флажка 11 измен етс , освещенность одного из фотоприемников 14 увеличиваетс , другого уменьшаетс , измен етс сигнал на выходе дифференциального усилител 17 и на входе регул тора 19. Регулирующий усилитель 21 астатического типа измен ет ток источника 13 света так, чтобы обеспечить равенство сигналов на своих входах, соединенных с выходом сумматора 20 и опорного источника 25. В результате дрейф световой отдачи источника 13 света не измен ет освещенность фотоприемников 14. При изменении чувствительности фотоприемников 14 (например, при изменении температуры) регулирующий усилитель 21 измен ет режим работы источник 13 света и освещенность так, чтобы обеспечить равенство сигналов на своих входах. Изменение чувствительности фотоприемников 14 через систему регулировани мощности излучени вызывает пропорциональное изменение их освещенности, а дрейф световой отдачи источника 13 света компенсируетс системой регулировани мощности излучени так, что результирующа чувствительность датчика остаетс неизменной. Применение сумматора 20, регулирующего усилител 21 и соответствующих св зей обеспечивает монотонность выходного сигнала усилител 17 при перемещении чувствительного элемента 1 и флажка 11 вплоть до затемнени обоих фотоприемников за счет многократного увеличени сигнала на выходе регулирующего усилител 21. При перемещении чувствительного элемента 1 к границе зоны монотонности выходного сигнала усилител 17 напр жение на выходе регулирующего усилител 21 многократно возрастает, достигает уровн срабатывани порогового элемента 23, сигнал с его выхода 24 переключает блок 18 передачи. При этом сигнал на входе регул тора 19 сохран етс неизменным. 3 ил.

Description

ви.

to to to

от источника 13 света проходит через прореэь 12 флажка II и освещает часть фоточувствительных поверхностей двух фотоприемников 14, освещенность которых определ ет величину на выходах 15 и 16. Разность этих сигналов преобразуетс дифференциальным усилителем 17 и через блок 18 передачи поступает на вход регул тора 19, который измен ет ток катушки 9 электромагнита 10 силовой компенсации так, что сигнал на входе регул тора 19 равен нулю. При наложении груза 3 на грузоприемную площадку 2 чувствительный элемент I перемещаетс и положение прорези 12 флажка 11 измен етс , освещенность одного из фотоприемников 14 увеличиваетс , другого умень шаетс , измен етс сигнал на выходе дифференциального усилител 17 и на В01оде регул тора 19. Регулирующий усилитель 21 астатического типа измен ет ток источника 13 света так, чтобы обеспечить равенство сигналов на своих входах, соединенных с выходом сумматора 20 и опорного источника 25. В результате дрейф световой отдачи источника 13 света не измен ет освещенность фотоприемников 15. При изменении чувствительности фотоприемников f4 (например, при изменении температуры) регулирующий усилитель

21 измен ет режим работы источника 13 света и освещенность так, чтобы обеспечить равенство сигналов на своих входах. Изменение чувствительности ,фотоприемников 14 через систему регулировани мощности излучени вызывает пропорциональное изменение их освещенности , а дрейф световой отдачи

источника 13 света компенсируетс

ристемой регулировани мощности нзлу- чени так, что результирующа чувствительность датчика остаетс неизменной . Применение сумматора 20, регулирующего усилител 21 и соответствующих св зей обеспечивает монотонность выходного сигнала усилител 17 при перемещении чувствительного элемента 1 и флажка 11 вплоть до затемнени обоих фотоприемников за счет многократного увеличени сигнала на Еыходе регулирующего усилител 21. При перемещении чувствительного элемента 1 к границе зоны монотонности

выходного сигнала усилител 17 напр жение на выходе регулирующего усилител 21 многократно возрастает, достигает уровн срабытывани порогового элемента 23, сигнал с его выхода 24 переключает блок 18 передачи. При этом сигнал на входе регул тора 19 сохран етс неизменным. 3 ил.

Изобретение относитс , к весоизмерительной технике, в частности к весам дл измерени массы с автоматическим уравновешиванием.

Цель изобретени - повышение точности и надежности работы весов.

На 4иг. 1 изображена схема предлагаемых весов на 4ХГ.2 - структурна схема блока передачи и хранени ; на фиг.З - график зависимости сигнала на выходе дифференциального усилител от перемещени фпажка, закрепленного на чувствительном элементе.

Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоприемной площадкой 2 дл взвешиваемого образца 3, св занной с .основанием 4 через упругодефор- кмруекые опоры 5 - 8. На чувствительном элементе 1 закреплена катушка 9 электромагнита 10 силовой компенсации . К чувствительному элементу 1

прикреплен флажок 11 с прорезью 12, расположенный между нсточником 13

света и двум фотоприемниками 14. Выходы 15 и 16 фотоприемников через дифференциальный усилитель 17 и блок 18 передачи соединены с регул - тором 19 и через сумматор 20 с первым входом регулирующего усилител 21. Последний через ограничительный резистор 22 соединен с источником 13 света и через пороговый элемент 23 с управл ющим входом 24 блока 18 передачи . Второй вход регулирующего усилител 21 соединен с источником 25 опорного напр жени . Выход регул тора 19 соединен с катушкой 9 и отсчетным устройством 26.

Блок 18 передачи (фиг.2) содержит операционный усилитель 27, входной резистор 28, резистор 29 обратной

514

св зи, электронный ключ 30 и резисто 31 прив зки.

Весы работают следующим образом, В установившемс режиме при измерении веса чувствительный элемент I иаходитс в исходном положении. Све- товой поток от источника 13 света проход т через прорезь 12 флажка II и освещает часть фоточувствительных поверхностей двух фотоприемников 14, освещенность каждого из которых определ ет величину сигнала на выходах 15 и 16 соответственно. Разность этих сигналов преобразуетс дифферен циальным усилителем 17 и через блок 18 передачи поступает на вход регул тора 19, Последний в соответствии с сигналом на входе измен ет ток катушки 9 электромагнита 10 силовой компенсации таким образом, чтобы за счет изменени и вызываемой этим током силы электромагнитного взаимодействи поддерживать такое положение чувствительного элемента 1 и проре- зи 12 флажка II, при котором сигнал на входе регул тора 19 равен нулю. При наложении (сн тии) образца 3 на грузоприемную площадку 2 чувствительный элемент 1 перемещаетс , Соответ- ственно измен етс положение прорези 12 флажка 11 относительно нбпод- вижио закрепленных источника 13 свет и фотоприемников 14, Освещенна площадь одного из фотоприемников 14 увеличиваетс , другого уменьшаетс , измен етс сигнал на выходе дифференциального усилител 17 на входе регул тора 19, который измен ет ток катушки 9 таким образом, чтобы вернуть чувствительный элемент 1 в исходное положение. Ток, протекающий через катушку 9, преобразуетс и индицируетс отсчетным устройством 26 в единицах массы, В качестве отсчетногоуст- ройства может использоватьс , например , цифровой амперметр. Регулирующий усилитель 21 астатического типа измен ет ток излучател таким образом , чтобы обеспечить равенство сиг- налов на своих входах, соединенных с выходом сумматора 20 и источника 25.

В результате дрейф световой отдачи источника 13 света не измен ет освещенность фотоприемников 14, Амплитудно-частотна характеристика регулирующего усилител 21 выбираетс из услови устойчивости систеРы

16

автоматического регулировани (фотоприемники 14, сумматор 20, регулирующий усилитель 21, источник 13 света), Обознача напр жение V на выходе сумматора 20, нагф жение на выходе источника 25 опорного напр жени можем записать

.K(S,f,,f,)-T;

(1)

где S, и S - освещенные площади первого и третьего фотоприемников 14; f J и f2 - коэффициенты их фоточувствительностей; - коэффициент преобразовани сумматора 20; I - освещенность, создаваема оптическим излучателем в месте установк фотоприемников 14, I

При изменении чувствительности фотоприемников 14 (например, при изменении температуры) на f, и Af соответственно, регулирующий усилитель 21 измен ет режим работы источника 13 света и освещенность I на ul так, чтобы обеспечить равенство сигналов на своих входах. Выражение принимает вид

. ,(f,+ЛГ, ) + +S(fj-t-Af) (I+Ы). (2)

В предлагаемой конструкции используютс два одинаковых фотоприемника. Поэтому относительные дрейфы чувсг- вительностей их близки. Если прин ть равными дрейфы чувствительностей фо- топриЬмных элементов

&f. uf , uff о.

.. ,vj;

TO, приравнива правые части выражений (l) и (2) с учетом ( 3), получим

ЛГ ill ..--.

Из выражени (4) следует, что изменение чувствительности фотоприемни ков 14 через систему регулировани мощности вызывает пропорциональное изменение их освещенности, в то же врем дрейф световой отдачи источник 13 света компенсируетс системой регулировани мощности излучени так, что результирующа чувствительность датчика остаетс неизменной.

Таким образом, введение системл регулировани освещенности фотоприемников 14 по их суммарному сигналу практически исключает вли ж1е дрейфа световой отдачи источника 13 света и чувствительности фотоприемников 14 на выходной сиг:-1ал дифференциального усилител 17 и, соответственно, на положение чувствительного элемент

Iпри работе весов.

На фиг.З представлена зависимость выходного сигнала дифференциального усилител 17 от перемещени флсшска 11. Крива - сигнал на выходе усили тел 17 в предлагаеьых весах. Применение сумматора 20, регулирующего усилител 21 и соответствующих св зей обеспечивает монотонность выходного сигнала усилител 17 при перемещении чувствительного элемента 1 и флажка

IIвплоть, до затемнени обоих фото- приемников, за счет многократного увеличени сигнала на выходе регулирующего усилител 21.

При перемещении флажка 11 в любую стюрону за зону монотонности оба фо- топриемника оказываютс затемненными и сигнал на выходе регулирующего усилител 21 может значительно превысит допустим)1й уровень. Дл предотвращени выхода из стро регулирующего усилител 21 и источника 13 света в схему введен ограничительный резисто 22, определ ющий максимальный ток источника 13 света.

При перемещении чувствительного элемента 1 весов и соответственно флажка 11 за зону монотонности выходного сигнала усилител 17 возможно изменение знака выходного сигнала регул тора 19, При этом ток, проте- кающий через катушку 9 электромагнита 10 силовой компенсации, измен ет знак и усилие электромагнита 10 силовой компенсации не возвращает чувствительный элемент 1 в исходное поло- жение, а перемещает его от исходного положени до упора. В этом положении чувствиТ|Эльный элемент остаетс и работоспособность весов нарушаетс ,

Дл исключени этого влени и повышени надежности весов в конструкцию введены пороговый элемент 23 и блок 18 передачи, В нормальном режиме работы весов сигнал на выходе регулирующего усилител 21 ниже уровн срабатывани порогового элемента 23 и на его выходе нулевой сигнал. При этом блок 18 передачи работает в

5 0 5

0

5

режиме линейной передачи сигнала с выхода усилител 17 на вход регул тора 19 и не измен ет работы весов. При перемещении чувствительного элемента , 1 к границе зоны монотонности выходного сигнала усилител 17 напр жение на выходе регулирующего усилител 21 многократно возрастает, достигает уровн срабатывани порогового элемента 23. Сигнал с его выхода 24 переключает блок 18 передачи. При этом сигнал на входе регул тора 19 сохран етс неизменным до возвращени чувствительного элемента 1 в исходное положение и любое кратковременное перемещение чувствительного элемента не нарушает работоспособности весов.

Конструкци блока 18 передачи представлена на фиг,2.

При нулевом сигнале на управл ющем входе 24 электронного ключа 30 он закрыт. При этом операционный усилитель 27 охвачен отрицательной обратной св зью (вхотной резистор 28 и резистор 29 обратной св зи) и блок 18 передачи находитс в режиме линейной (с коэффициентом, равным отношению сопротивлений резисторов 29 и 28) передачи напр жени .

По сигналу на управл ющем входе 24 электронного ключа 30 он открываетс и усилитель 27 оказываетс охваченным стопроцентной положительной обратной св зью. Блок 18 переходит в триггерный режим работы. Сигнал на выходе операционного усилител 27 нарастает до соответственно максимального положительного или отрицательного уровн в зависимости от знака напр жени в этот момент. При дальнейшем изменении сигнала на входе блока 18 передачи пока электронный ключ 30 закрыт, сигнал на его выходе остаетс неизменным и обеспечивает возвращение чувствительного элемента в исходное положение.

Claims

Формула изобретени

Весы с электромагнитным уравновешиванием , содержащие чувствительный элемент с грузоприемной площадкой, на котором установлены катушка электромагнита силовой компенсации и флажок с прорезью, расположенный в зазоре между источником света и двум фотоприемниками , дифференциальный усилитель , входы которого подключены к фотоприемникам, и регул тор, выход которого подсоединен к катушке и от- счетному устройству, отличаю- щ с тем, что, с целью повышени точности и надежности, в них введены сумматор, регулирующий усилитель, источник опорного нар жени , пороговый элемент, ограничительный резистор, операционный усилитель, входной резистор , резистор обратной св зи, резистор прив зки и электронный ключ, при этом выходы фотоприемников через сумматор соединены с первым входом регулирующего усилител , второй вход которого подключен к источнику опор6Modjc

усилител П

Фиг. г

ного напр жени , а выход св зан через ограничительный резистор с оптическим излучателем и с входом порогового элемента, причем инвертирующий вход операционного усилител через входной резистор соединен с выхоДом дифференциального усилител и через резистор обратной св зи - с выходом операционного усилител , св занным с входом регул тора, неинвертирующйй вход операционного усилител через резистор прив зки подключен к общей шине питани и через электронный ключ - к выходу операционного усилител , а управл ющий вход электронного ключа св зан с выходом порогового элемента.

ffH

Фиг.З