ВЕСЫ Российский патент 1994 года по МПК G01G1/22 

Изобретение касается техники взвешивания масс.

Известны весы, в которых опора и коромысло выполнены в виде полой сферы, помещенной в чашу с жидкостью.

Известны также весы, содержащие коромысло, выполненное в виде полой сферы с гибкими подвесами чашек, установленной в посадочной чаше, сообщенной с узлом для подачи жидкости, и оптический датчик углового перемещения полой сферы.

Недостатком изобретения является большое время измерения, обусловленное необходимостью подбора комбинации гирь, соответствующих измеряемому весу, низкая точность из-за ошибок оператора при измерении угла.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в весы введены подключенный к выходу оптического датчика блок преобразования углового перемещения полой сферы в напряжение и соединенный с его выходом электрод, расположенный под одной из чашек, по крайней мере, дно которой выполнено металлическим.

На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вариант этой конструкции.

Предлагаемые весы включают полую сферу 1, гибкий подвес чашек 2, чашки весов 3, посадочную чашу 4, поршень 5, ручку 6. На сфере 1 для статического съема углового положения нанесена площадка 7. Элементы конструкции центрирования полой сферы 1 не показаны. Оптический датчик 11 расположен над площадкой 7. Сфера 1 погружена в жидкость 12. Под одной чашкой весов расположен введенный электрод 13, который компенсирует груз, размещенный на второй чашке. Блок преобразования углового перемещения полой сферы в напряжение 14 подключен входом к выходу оптического датчика 11, а выходом - к электроду 13. Выход устройства 14 подключен к индикатору 15. Чашки весов выполнены металлическими или металлизированной является по крайней мере плоская сторона детали для компенсирующего груза.

Весы работают следующим образом. При установке измеряемого груза на чашку весов сфера 1 поворачивается. Сигнал на выходе датчика угла 11 становится отличным от нуля, что приводит к возникновению напряжения на выходе устройства 14 и электроде 13. Поскольку потенциал чашки 3 мал (это достигается введением ленточного токоподвода с малым тяжением, либо за счет электрического контакта через подвес 2 со сферой 1) разность напряжений между электродом 13 и чашкой 3 приводит к возникновению силы, действующей на чашку 3, которая из-за действия обратной связи через датчик 11 компенсирует вес измеренного груза, помещенного на другую чашку.

Величина компенсирующей силы со стороны электрода 13 определяется напряженностью электрического поля, которая в случае синусоидального напряжения постоянной частоты пропорциональна току, протекающему через электрод 13. Индикатором 15 индицируется величина этой напряженности, т. е. компенсирующей силы. Таким образом, введение электрода и устройства преобразования позволяет исключить ошибки оператора при списывании показаний с оптического датчика, проводить уравновешивание груза автоматически, что повышает точность весов и уменьшает время измерения.

На фиг. 2 электрод 13 выполнен раздельным. Он состоит из двух половинок 16 и 17, разделенных изоляционным промежутком. К половинкам 16 и 17 подключены резисторы 18, 19 и выходы диодных мостов на элементах 20-23 и 24-27. Диодные мосты подключены ко вторичной обмотке трансформатора 28, первичная обмотка которого соединена с выходом усилителя переменного напряжения 29. Модулятор 30 подключен выходом к входу усилителя 29, а входами - к генератору 31 и через усилитель постоянного тока 32 - к выходу оптического датчика 11.

Схема на фиг. 2 работает следующим образом.

Сигнал датчика 11 об угловом положении сферы 1 проходит через элементы 28. . . 30 и 32, усиливается по уровню и преобразуется в сигнал переменного тока. Проходя через диодные мосты на элементах 20-27, он преобразуется в разнополярные напряжения одинаковой величины. Между проводящим основанием чашки 3 и половинками электродов 16, 17 действуют силы электрического поля, вызывающие поворот сферы 1 до тех пор, пока сигнал датчика 11 не станет мал. При использовании в усилителе 32 интегрирующих звеньев сигнал датчика 11 после уравновешивания груза силами электрического поля оказывается равным нулю. При реализации устройства 14 по схеме на фиг. 2 индикатор 15 может быть подключен либо к одной из половинок электродов 16, 17, либо между ними, либо к трансформатору 28. В качестве индикатора 15 может использоваться вольтметр, в частности цифровой. Возможен вариант устройства 14 без диодных мостов. В этом случае вторичная обмотка трансформатора 28 подключается последовательно с элементами 16, 17. При этом в качестве индикатора 15 целесообразно использовать амперметр переменного тока, который подключен последовательно с электродами 16, 17. Отметим, что возможны и другие варианты использования устройства 14, в частности на основе бестрансформаторных усилителей.

Использование: весоизмерительная техника. Сущность изобретения: весы содержат коромысло в виде полой сферы 1 с гибкими подвесами чашек 3. Полая сфера 1 установлена в посадочной чаше 4 и снабжена оптическим датчиком 11 ее углового перемещения. К выходу оптического датчика 11 подключен блок 14 преобразования углового перемещения полой сферы в напряжение. Под одной из чашек 3, по крайней мере, дно которой выполнено металлическим, расположен электрод 13, соединенный с выходом блока преобразования углового перемещения полой сферы в напряжение. 2 ил.

ВЕСЫ, содержащие коромысло, выполненное в виде полой сферы с гибкими подвесами чашек, установленной в посадочной чаше, сообщенной с узлом для подачи жидкости, и оптический датчик углового перемещения полой сферы, отличающиеся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в них введены подключенные к выходу оптического датчика блок преобразования углового перемещения полой сферы в напряжение и соединенный с его выходом электрод, расположенный под одной из чашек, по крайней мере дно которой выполнено металлическим.