SU1552012A1 - Весы с электромагнитным уравновешиванием - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике и может использоватьс  в весах с электромагнитной системой уравновешивани  чувствительного элемента. Цель изобретени  - повысить точность измерени . Применение пластины 41 с упорными регулируемыми винтами и четырьм  винтами креплени , жестко св занной с основанием электромагнитного компенсатора 16, и сквозных вертикальных и расположенных под горизонтальной осью уравновешивающего электромагнитном компенсаторе 16, пластине 41 и корпусе 4 весов позвол ет центрировать электромагнитный компенсатор 16 относительно катушки 15, жестко св занной через кронштейн 40 с чувствительным элементом 1. При наложении образца 3 на грузоприемную площадку 2 чувствительный элемент 1 смещаетс  вниз. С датчика 12 некомпенсации подаетс  сигнал на интегрирующий усилитель 13, который преобразуетс  в посто нное напр жение. Коррекци  частотной характеристики системы осуществл етс  путем дифференцировани  сигнала с датчика 12 некомпенсации цепью 21 частотной коррекции и введени  в дополнительную обмотку 34 катушки 15 сигнала коррекции системы автоматического уравновешивани , что обеспечивает устойчивость работы системы автоматического уравновешивани . Соединение уравновешивающего рычага 10 с чувствительным элементом 1 св зью в виде вертикальной гибкой ленты 9, расположение горизонтальной оси симметрии катушки 15, горизонтальной плоскости симметрии параллелограммной системы, точки креплени  уравновешивающего рычага 10 к вертикальной гибкой ленте 9 и линии деформации гибких элементов 38 уравновешивающего рычага 10 в одной горизонтальной плоскости обеспечивают высокую точность измерени . Двухкоординатный датчик 23 смещени  фиксирует любые смещени  диафрагмы 25, закрепленной на конце рычага 10, и выдает с фотоприемника 26 сигналы X и Y, пропорциональные величине смещени  по ос м координат, которые через регулируемые резисторы 27 и 28 поступают на формирователь 29 сигнала коррекции, где усиливаютс  операционным усилителем 33 и поступают в дополнительную обмотку 34 катушки 15. Согласование цепи коррекции формировател  29 сигнала коррекции с дополнительной обмоткой 34, силовое компенсационное воздействие которой индивидуально дл  каждых листов обеспечиваетс  регулируемым резистором 30. Диоды 31 и 32 ограничивают зону пропорциональной коррекции по ос м координат, при превышении которой работает цепь 21 частотной коррекции с разделительным конденсатором 22. 2 ил.

Description

Фиг.1

ной через кронштейн 40 с чувствительным элементом 1. При наложении образца 3 на грузоприемную площадку 2 чувствительный элемент 1 смещаетс  вниз. С датчика 12 некомпенсации подаетс  сигнал на интегрирующий усилитель 13, который преобразуетс  в посто нное напр жение. Коррекци  частотной характеристики системы осуществл етс  путем дифференцировани  сигнала с датчика 12 некомпенсации цепью 21 частотной коррекции и введени  в дополнительную обмотку 34 катушки 15 сигнала коррекции системы автоматического уравновешивани  , что обеспечивает устойчивость работы системы автоматического уравновешивани  . Соединение уравновешивающего рычага 10 с чувствительным элементом 1 св зью в виде вертикальной гибкой ленты 9, расположение горизонтальной оси симметрии катушки , 15, горизонтальной плоскости симметрии параллелограммной системы, точки креплени  уравновешивающего рыча; га 10 к вертикальной гибкой ленте 9 и линии деформации гибких элементов

38 уравновешивающего рычага 10 в одной горизонтальной плоскости обеспечивают высокую точность измерени .

Двухкоординатный датчик 23 смещени  фиксирует любые смещени  диафрагмы 25, закрепленной на конце рычага 10, и выдает с фотоприемника 26 сигналы X и Y,пропорциональные величине смещени  по ос м координат, которые через регулируемые резисторы 27 и 28 поступают на формирователь 29 сигнала коррекции, где усиливаютс  операционным усилителем 33 и поступа5 ют в дополнительную обмотку 34 катушки 15. Согласование цепи коррекции формировател  29 сигнала коррекции с дополнительной обмоткой 34, силовое компенсационное воздействие

0 которой индивидуально дл  каждых листов обеспечиваетс  регулируемым резистором 30. Диоды 31 и 32 ограничивают зону пр опорциональной коррекции по ос м координат, при пре5 вышении которой работает цепь 21 частотной коррекции с разделительным конденсатором 22. 2 ил.

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике, в частности к весам с электромагнитной системой уравновешивани  чувствительного элемента .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .

На фиг.1 показана структурна  схема весов с электромагнитным уравновешиванием; на фиг.2 - измерительна  система весов, вид сверху.

Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоприемной площадкой 2 дл  взвешиваемого образца 3. Чувствительный элемент 1 св зан с корпусом 4 весов параллелограммной системой , содержащей пластины 5 и 6, выполненные в виде равнобочной трапеции , св занные с орпусом 4 весов гибкими элементами 7, а с чувствительным элементом 1 - гибкими элементами 8. Чувствительный элемент 1 гибким элементом в виде вертикальной гибкой ленты 9 св зан с уравновешивающим рычагом 10, Подвижна 

часть 11 датчика 12 некомпенсации

прикреплена к чувствительному элементу 1. Датчик 12 некомпенсации через интегрирующий усилитель 13 подключен к обмотке 14 катушки 15 электромагнитного компенсатора 16. С цепью катушки 15 соединено отсчет- ное устройство 17, содержащее аналого-цифровой преобразователь 18 с цифровым индикатором 19. Весы также содержат опорный резистор 20, служащий дл  съема измер емого сигнала UK, пропорционального компенсационному току 1К и измер емой массе образца 3, и цепь 21 частотной коррекции с разделительным конденсатором 22, подключенным к выходу датчика 12 некомпенсации и предназначенными дл  коррекции системы автоматического уравновешивани  при колебани х чувствительного элемента 1.

В весы введен двухкоординатный датчик 23 смещени , содержащий инфракрасный излучатель 24, закреплен

ный на корпусе 4 весов, диафрагму 25, закрепленную на конце уравновешивающего рычага 10 и четырехсег- ментный фотоприемник 26 инфракрасного излучени , закрепленный на корпусе весов, два сегмента которого св заны с общей точкой схемы,а два других сегмента  вл ютс  выходами двухкоординатного датчика 23 смещени , фиксирующими сигналы X и Y смещени  уравновешивающего рычага 10 по ос м координат.

Входы X и Y двухкоординатного датчика 23 смещени  св заны с двум  входами в виде двух регулируемых резисторов 27 и 28 формировател  29 сигнала коррекции, содержащего три регулируемых резистора 27, 28 и 30, два диода 31 и 32, операционный усилитель 33, причем три регулируемых резистора 27, 28 и 30 и два разноименных полюса диодов 31 и 32 св заны с инвертирующим входом операционного усилител  33, второй вход которого св зан с общей точкой схемы, третий регулируемый резистор 30, два других разноименных полюса диодов 31 и 32 и выход операционного усилител  33 св заны с выходом формировател  29 сигнала коррекции.

Дополнительна  обмотка 34 катушки 15 электромагнитного компенсатора 16 одним концом соединена с выходом формировател  29 сигнала коррекции, вторым концом св зана с общей точкой схемы.

Вертикальна  гибка  лента 9 закреплена с нат гом в двух точках 35 и 36 чувствительного элемента 1, расположенных симметрично парал- лелограммной системе, содержащей пластины 5 и 6, ив вертикальной плоскости совмещена с осью грузоприем- ной площадки 2.

В средней точке 37 верт -сальна  лента св зана с уравновешивающим рычагом 10, который выполнен в виде рамы, охватывающей компенсатор 16 с катушкой 15 и закрепленной на четырех , расположенных крестообразно, гибких элементах 38 к корпусу 4 весов , и снабжен двум  грузами 39, например эксцентричными.

Катушка 15 компенсатора 16 св  зана с чувствительным элементом 1 П-образным кронштейном 40, охватывающим вертикальную гибкую ленту 9. Горизонтальна  ось симметрии катушки 15 электромагнитного компенсатора 16 совмещена со средней точкой 37 вертикальной гибкой ленты 9 и г центром крестообразных гибких элементов 38 уравновешивающего рычага 10.

Электромагнитный компенсатор 16 своим основанием закреплен на пласти- 0 не 41, котора  содержит три упорных регулируемых винта 42, опирающихс  на корпус 4 весов, и четыре винта 43 креплени  к корпусу 4 весов.

Электромагнитный компенсатор 16, 5 пластина 41 и корпус 4 весов снабжены сквозными отверсти ми 44 в вертикальной плоскости зазора катушки 15 компенсатора 16, что позвол ет при подсветке снизу корпуса 4 весов 0 выставить катушку 15 относительно корпуса компенсатора 16 с высокой точностью и обеспечить высокоточное центрирование катушки 15 за счет получени  равномерного светового за- 5 зора.

Дл  повышени  надежности работы измерительной системы вертикальные перемещени  чувствительного элемента ограничены упорами 45. Дл  расши- 0 рени  предела взвешивани  к чувствительному элементу 1 может быть прикреплена рейка с гир ми, расположенными внизу измерительной системы.

Устройство работает следующим об- , разом.

Применение пластины 41 с трем  упорными регулируемыми винтами 42 и четырьм  винтами 43 креплени ,жестко св занной с основанием электро- Q магнитного компенсатора 16, и сквозных вертикальных и расположенных под горизонтальной осью уравновешивающего рычага отверстий в электромагнитном компенсаторе 16, пластине 5 41 и корпусе 4 весов позвол ет быстро и с высокой точностью центрировать электромагнитный компенсатор 16 относительно катушки 15, жестко св занной через П-образный кронштейн

40 с чувствительным элементом 1.

На грузоприемную площадку 2 накладывают взвешиваемый образец 3, при этом чувствительный элемент 1 смещаетс  вниз до нижнего упора. С датчика 12 некомпенсации подаетс  сигнал ивь,х на интегрирующий усилитель 13, который преобразуетс  в посто нное напр жение, пропорциональное значению компенсационного тока

Х/, протекающего через опорный резистор 20 и обмотку 14 катушки 15 Компенсатора 16.

Коррекци  частотной характеристики системы автоматического уравновешивани  (переменной составл ющей Сигнала с датчика 12 некомпенсации) Осуществл етс  путем дифференцировани  сигнала с датчика 12 некомпенса- ции цепью 21 частотной коррекции и - ведени  в дополнительную обмотку В4 катушки 15 компенсатора 16, гальванически не св занную с обмоткой |4 катушки 15, через разделительный конденсатор 22 сигнала коррекции системы автоматического уравновешивани  по первой и второй производной, что обеспечивает, устойчивость работы системы автоматического уравнове- (мивани .

Соединени  уравновешивающего рычага 10 с чувствительным элементом 1 диференциальной св зью в виде вертикальной гибкой ленты 9, расположение горизонтальной оси симметрии ка- тушки 15 электромагнитного компенсатора 16, горизонтальной плоскости симметрии параллелограммной системы , точки креплени  уравновешивающего рычага 10 к вертикальной гибкой ленте 9 и линии деформации гибких элементов 38 уравновешивающего рычага 10 в одной горизонтальной плоскости обеспечивают высокую точность измерени  благодар  одинаковым линейным и угловым перемещени м перечисленных элементов,исключению непропорционального вли ни  внешних температурных изменений окружающей среды на элементы измерительной системы , поскольку они расположены симметрично друг относительно друга и в одной плоскости.

С помощью грузов 39 измерительную систему привод т к положению, близкому к положению безразличного равновеси .

Однако/ изменение внешних условий и температуры окружающей среды мен ет положение центра масс уравновешивающего рычага 10 за счет смещени  части рычага с грузами 39, причем смещение происходит непропорционально по отношению к Элементам измерительной системы.

Дл  исключени  погрешности измерени  от смещени  центра массы уравновешивающего рычага 10 применен

5

0

5

0

5

0

5

0

5

двухкоординатный датчик 23 смещени , который фиксирует с высокой точностью любые смещени  диафрагмы 25, закрепленной на конце рычага 10, и выдает с фотоприемника 26 сигналы X и Y, пропорциональные величине смещени  по ос м координат, которые через регулируемое резисторы 27 и 28 поступают на формирователь 29 сигнала коррекции, где усиливаютс  операционным усилителем 33 и в виде сигнала посто нного тока 1кор, пропорционального изменению жесткости составл ющей подвижной измерительной системы от смещени  центра масс уравновешивающего рычага 10 по сравнению с исходным положением, поступает в дополнительную обмотку 34 катушки 15.

Коэффициент передачи смещений X и Y уравновешивающего рычага 10 в соответствующий ток коррекции 1КОр задаетс  регулируемыми резисторами 27 и 28. Согласование цепи коррекции формировател  29 сигнала коррекции с дополнительной обмоткой 34, силовое компенсационное воздействие которой индивидуально дл  каждых листов, обеспечиваетс  регулируемым резистором 30.

Диоды 31 и 32 ограничивают зону пропорциональной коррекции по ос м координат, при превышении которой работает цепь 21 частотной коррекции с разделительным конденсатором 22.

Сигнал коррекции IК0р вводитс  в узкой зоне смещени  уравновешивающего рычага 10, благодар  чему не нарушаетс  закон регулировани  системы автоматического уравновешивани  с помощью обмотки 14 при измерении массы образца 3.

Смещение центра масс уравновешивающего рычага 10 измен ет восстанавливающий момент измерительной системы , величина изменил которого исключаетс  за счет введени  корректирующего тока I «op с соответствующим знаком в дополнительную обмотку 34, что исключает дополнительную погрешность измерени , поскольку дополнительное силовое компенсационное воздействие формируетс  не по измерительной цепи компенсационного тока 1К, в которой оцифровываетс  в счетном устройстве 17 значение из- мер емой массы, а по цепи дополнительной обмотки 34 катушки 15.

В начале измерени  сигнал U6bntc датчика 12 некомпенсации преобразуетс  цепью 21 частотной коррекции через разделительный конденсатор 22 в корректирующий ток, поступающий в дополнительную обмотку ЗА, что заставл ет измерительную систему с минимальным временем переходного процесса вернутьс  в исходное положение и при дальнейшем измерении данной массы сложение равновеси  системы поддерживаетс  компенсационным током 1, поступающим с интегрирующего усилител  13 в обмотку 14 катушки 15, но в процессе измерени  любое смещение центра масс уравновешивающего рычага 10 фиксируетс  двухкоординатным датчиком 23 смещени  и в соответстви с имеющимс  смещением X и Y формиро- ватель 29 сигнала коррекции вырабатывает корректирующий ток IKOD поступающий в дополнительную обмотку 34 катушки 15, который создает компенсационное усилие с соответствую- щим направлением воздействи , исключа  погрешность измерени  от смещени  центра масс уравновешивающего рычага. Поэтому сигнал UKc обмотки 14 катушки 15с высокой точностью от- ражает падение напр жени  на опорном резисторе 20, отражает значение массы измер емого издели  3 и поступает на вход аналого-цифрового преобразовател  18, формирующего цифро- вое значение взвешиваемой массы, считываемое с цифрового индикатора 19.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Весы с электромагнитным уравновешиванием , содержащие чувствительный элемент с грузоприемной площадкой, св занный параллелограммной системой с корпусом весов и с уравновеши- вающим рычагом, снабженным грузами и датчиком некомпенсации, подключенным к обмотке, катушки электромагнитного компенсатора, отличающиес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в них введены двухкоординатный датчик смещени  с

   JQ jo 25 о

   0

   5 п

   диафрагмой, закрепленной на конце уравновешивающего рычага, формирователь сигнала коррекции с трем  регулируемыми резисторами, двум  диодами и операционным усилителем, дополнительна  обмотка катушки электромагнитного компенсатора, вертикальна  гибка  лента, закрепленна  в двух расположенных симметрично относительно параллелограмма системы точках чувствительного элемента, совмещенна  с горизонтальной осью грузоприемной площади и св занна  в средней точке с уравновешивающим рычагом,который выполнен в виде охватывающей электромагнитный компенсатор и прикрепленной к корпусу весов при помощи четырех крестообразных гибких элементов рамы, кронштейн, св зывающий катушку электромагнитного компенсатора с чувствительным элементом, и снабженна  упорными регулируемыми винтами и закрепленна  на корпусе весов пластина, на которой расположен электромагнитный компенсатор, горизонтальна  ось симметрии обмотки катушки электромагнитного компенсатора совмещена со средней точкой вертикальной гибкой ленты и центро м крестообразных гибких элементов уравновешивающего рычага, электромагнитный компенсатор, пластина и корпус весов снабжены сквозными вертикальными и расположенными над горизонтальной осью уравновешивающего рычага отверсти ми, причем два выхода двухкоординатного датчика смещени  св заны с двум  регулируемыми резисторами формировател  сигнала коррекции , другие концы которых соединены с одним концом третьего регулируемого резистора с двум  разноименными полюсами диодов и инвертирующим входом операционного усилител , другой вход которого св зан с общей точкой схемы, а выход - с другим концом третьего регулируемого резистора, двум  другими полюсами диодов и дополнительной обмоткой катушки электромаг- нитного компенсатора, второй конец которой св зан с общей точкой схемы.