SU1767358A1 - Весы - Google Patents

Abstract

Использование: приборостроение, в весах дл  физико-химических исследований. Сущность изобретени : весы содержат исьский еские й под , в веаний . ат ис Ч /// Г // /// полнительный механизм, немагнитный стержень 4 подвижной части которого св зан с грузоприемником 5, датчик 7 положени , подключенный к исполнительному механизму через регул тор 8 тока и центрирующую систему 6. Центрирующа  система 6 выполнена в виде двух цилиндрических магнитов 10, 11 и по крайней мере одного кольцевого магнита 9, который установлен на основании соосно немагнитному стержню 4 с возможностью осевого перемещени  между цилиндрическими магнитами 10, 11, закрепленными на немагнитном стержне 4 одноименными полюсами относительно кольцевого магнита 9.1 ил. Z I (Л

Description

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к конструкции весов, и может быть использовано при разработке весов для фикико-химических исследований.

Известно устройство [1] для измерения усилий, состоящее из неподвижно закреплённых электромагнита и датчика положения, а также, взвешиваемого элемента с магнитопроводом и контуром регулирования, включенным между датчиком положения и электромагнитом.

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерений. В устройстве отсутствует специальная система центрирования. Центрирование за счёт магнитного поля электромагнита, замкнутого на магнитопровод взвешиваемого элемента, имеет малую величину, что приводит к малой горизонтальной устойчивости. Кроме того, точность устройства имеет наибольшее значение в нулевой точке характеристики. В тех случаях, когда требуется измерение изменений начального веса тела в ходе химической реакции или физического эксперимента, начальный вес тела изменяет начальную точку работы электромагнита, что уменьшает общую точность известного устройства. В данном устройстве отсутствуют средства предварительной компенсации начального веса взвешиваемого элемента.

Наиболее близким к изобретению являются веса [2] для автоматической записи изменений веса при химических реакциях. Устройство содержит установленный на неподвижном основании исполнительный механизм, датчик положения, установленный также на неподвижном основании, подключенный к исполнительному механизму через регулятор тока, и центрирующую систему подвижной части исполнительного механизма. Немагнитный стержень подвижной части исполнительного механизма связан с грузоприемнйком.

Недостатком устройства является невысокая точность измерения. В устройстве отсутствует компенсация начального веса исследуемого тела, который часто на несколько порядков превышает дальнейшие регистрируемые изменения веса, причем величина начального веса· исследуемого тела может меняться, что также снижает точность измерения. Кроме того, центрирурующее устройство этих весов, использующее вихревые токи, имеет малую центрирующую силу (до 1-10’² Н).

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Для достижения поставленной цели в весах, содержащих установленный на осно вании исполнительный механизм, немагнитный стержень подвижной части которого связан с грузоприемникм, датчик положения, подключенный к исполнительному механизму через регулятор тока, и центрирующую систему подвижной части исполнительного механизма, последняя выполнена в виде двух цилиндрических и по крайней мере одного кольцевого постоянных магнитов. Кольцевой постоянный магнит установлен на основании соосно немагнитному стержню с возможностью осевого перемещения между цилиндрическими постоянными магнитами, закрепленными соосно на немагнитном стержне одноименными полюсами относительно кольцевого постоянного магнита.

На чертеже схематически изображены предлагаемые весы.

Весы содержат исполнительный механизм, неподвижная часть 1 которого закреплена на основании 2. Подвижная часть исполнительного механизма образована ответной частью 3 исполнительного механизма, немагнитным стержнем 4, соединенным с ним грузоприемнйком 5 и центрирующей системой 6. Датчик 7 положения также установлен на основании 2 и подключен к исполнительному мёханизму через регулятор 8 тока. Центрирующая система 6 выполнена в виде кольцевого постоянного магнита 9 (на чертеже представлен один кольцевой магнит, но количество их может быть и большим) и двух цилиндрических постоянных магнитов 10 и 11. Кольцевой постоянный магнит 9 установлен на основании 2 соосно немагнитному стержню 4 и соединен с гайкой 12, посредством которой возможно его вертикальное (осевое) перемещение относительно основания 2. Цилиндрические постоянные магниты 10 и 11, между которыми перемещается кольцевой постоянный магнит 9, соосно закреплены на немагнитном стержне 4 над и под кольцевым постоянным магнитом 9 и ориентированы относительно него одноименными полюсами. Датчик 7 положения, рёгулятро 8 тока и исполнительный механизм образуют систему обратной связи и служат для измерения изменения силы тяжести, а также обеспечивают вертикальную устойчивость подвижной части исполнительного механизма. Исполнительный механизм может быть реализован в виде магнитоэлектрической системы. В этом случае неподвижная часть 1 исполнительного механизма представляет собой магнитную систему с цилиндрическим зазором, в котором перемещается ответная часть 3 исполнительного механизма, выполненная в виде цилиндрической катушки, жестко прикреп5 1767358 6 ленной к немагнитному стержню 4. Петля обратной связи состоит также из индуктивного датчика положения и регулятора тока на операционных усилителях с корректирующими цепями. 5

Весы работают следующим образом. В исходном состоянии центрирующая система 6 создает только центрирующую силу и не дает вертикальной составляющей усилия, приложенного к немагнитному стержню 4, причем цилиндрические постоянные магниты 10 и 11 находятся на одинаковом расстоянии относительно кольцевого постоянного магнита 9, а подвижная часть исполнительного механизма находится в свободном состоянии. К грузоприемнику 5 прикрепляется исследуемое тело. Включается система обратной связи и под действием силы тяжести подвижной части с исследуемым телом, она опускается вниз относительно исходного состояния. При опускании подвижной части исполнительного механизма нарушается расположение цилиндрических постоянных магнитов 10 и 11 относительно кольцевого постоянного 25 магнита 9 и появляется вертикальная составляющая усилия от центрирующей системы 6. Система обратной связи компенсирует суммарное действие силы веса подвижной части исполнительного меха- 30 низма и вертикальной составляющей усилия от центрирующей системы. На выходе регулятора 8 тока фиксируется соответствующий сигнал.

Таким образом, посредством системы 35 обратной связи измеряется суммарная сила веса подвижной части с исследуемым телом и вертикальной составляющей центрирующей системы.

Для измерения изменения веса исследуемого тела смещают положение кольцевого постоянного магнита 9 с помощью гайки 12 вниз относительно основания 2. При смещении кольцевого постоянного магнита 9 вниз на подвижную часть исполнительного механизма действуют две компенсирующие силы, направленные вверх. Первая - от центрирующей системы 6, а вторая - от ответной части 3 исполнительного механизма. При изменении положения кольцевого постоянного магнита 9 создается вертикальная компенсирующая сила, направленная вверх и равная силе тяжести подвижной части с исследуемым телом. При этом величина компенсирующей силы ответной части исполнительного меха10 низма должна быть равна наперед заданной фиксированной величине, что соответствует определенному значению сигнала на регуляторе 8 тока. Дальнейшее измерение изменения веса в ходе химиче15 ских или физических исследований проходит путем отработки по системе обратной связи, а по изменению величины сигнала, подаваемого на исполнительный механизм, судят об изменении веса исследуемого тела. 20 Данное устройство позволяет использовать при измерениях один и тот же режим работы системы обратной связи независимо от начального веса исследуемого тела в одной и той же рабочей точке измерительной характеристики, что увеличивает точность и стабильность измерений.

Claims (1)

1. • Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

   Весы, содержащие установленный на основании исполнительный механизм, немагнитный стержень подвижной части которого связан с грузоприемником, датчик положения, подключенный к исполнительному механизму через регулятор тока, и центрирующую систему подвижной части исполнительного механизма, отличающиеся тем, что, с целью повышения точности, центрирующая система выполнена в виде двух цилиндрических и по крайней мере од40 ного кольцевого постоянных магнитов, последний из которых установлен на основании соосно немагнитному стержню с возможностью осевого перемещения между цилиндрическими постоянными магнита45 ми, закрепленными соосно на немагнитном стержне одноименными полюсами относительно кольцевого постоянного магнита.