Магнитоэлектрический динамометр Советский патент 1985 года по МПК G01L1/08 

2. Динамометр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью компенсации влияния веса подвижной системы, он снабжен двойньи переклй)чающим ключом,- а обмотки отрицательной жесткости соединены между собой последовательно через указанньй ключ , к управляющему входу которого подключен генератор импульсов.

1. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ даНАМОМЕТР,содержащий чув ствительный элемент на упругом подвесе, подвижную катушку силовой компенсации с двумя обмотками отрицательной жесткости, генератор импульсов, соединённый с ключом в цепи отрицательной жесткости, стабилизатор тока, неподвижную магнитную систему, первый модулятор, соединенный с катушкой силовой компенсации, датчик перемещения, подключенный к усилителю, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены два переключателя и второй модулятор, подключенный к генератору импульсов и к управляющему входу первого модулятора, а катушка силовой компенсации соединена через два переключателя с обмотками отрицательной жесткости i и подключена к выходу стабилизатора тока, причем, управляющие входы пе(Л реключателей соединены с выходом второго модулятора, а управляющий с: вход ключа в цепи отрицательной жесткости соединен с генератором импульсов.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может найти -лирокое применение для точных измерений усилия, массы, плотности, веса различных тел в широком диапазоне. Цель изобретения - повьшение точ нести преобразования и компенсация влияния веса подвижной системы. На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого устройства, общий вид; на фиг,2 - структурная схема устройства; на - временныедиаграммы поясняющие работу устройства; на фиг.4 - двойной .дереклщчающий ключ. Устройство состоит нз катушки 1 .силовой компенрадин двух обмоток 2 отрицательной жёсткости (ООЖ), упругого подвеса 3, постоянного магнита 4, магкитопровода 5, емкостного датчика 6, имеющего н еподвйжный электрод 7, стабилизатор 8 тока, ключ 9 коммутации, модулятор 10, ключ 11 коммутации силовой катушки, импульсньй модулятор 12, усилитель 1з , ;: , ; ., , . . ;/; Измеряемое усшше F воздействует (фиг.1) на чувствительный элемент динамометра - подвижную часть, содержащую на обще каркасе катушку 1 силовой комаенсаций с двумя ООЖ 2 по краям. Йодвижйая часть закреплена с основанием с помощью упругого подвеса 3. Катуяйса 1 Силовой компенсации расположёна в рабочем зазоре магниуной системы с постоянным магни том 4 и магнитопроводом 5. G подвижной частью жесткЬ соединены пластина 6 емкостного датчика перемещения, неподвижный электрод 7 которого закреплен На магнитопройоде 5. Последовательно соединенные ООЖ 2 через переключакяциеся ключи на транзисторах Tj, Т. и Т , Tj соединены последовательно с катушкой 1 силовой компенсации и подключены к стабилизатору 8 тока. Ключ 9. коммутации ООЖ управляется от модулятора 10, а к.шоч 11 (транзисторы Т и TJ) коммутации катушки силовой компенсации - выходным сигналом время-импульсного модулятора 12, преобразующего выходное напряжение U;5 усилителя 13 вовременной параметр . Модулятор 10 формирует симметричные импульсы и« управления ключом 9 и тактовые импульсы lijo управления время-нмпульсным модулятором 12 (фиг.3). Последний.формирует импульсы и управления ключом 11 тока в катушке силовой компенсации, причем при номинальном входном усилии х .5 TO. В течение первого полупериода Ни 12 модуляции ключи 9 и 11, напри- .. мер, разомкнуты, а в течение второ го полупериода замкнуты. Тогда-в первом полупериоде на чувствительный элемент динамометра воздействует толь- ко измеряемое усилие F; , а жесткость упругого подвеса определяется .только механической жесткостью Со. Под действием усилия FX упругий подвес 3 деформируется и подвижная часть перемещается на величину Х-,. Перемещение .Х,| преобразуется емкостным датчиком 6 в электрический сигнал U, Поступающий на вход разностного звена. Во втором полупериоде ключ 9 в течение 1(,/2, а. ключ 11 в течениetJ замкнуты, и на чувствительный элемент воздействует. ус1шие FX- F«, где. FK BoLoio т усилие : . цепи обратной связи магнитоэлектрического Силового компенсатора с длиной витков LO катушки 1, расположенной в зазоре с индукцией BO. Резуль- , тирующая жесткость упругого подвеса

Во

C(j-Ac, где д с LC IO-JT; величина отрицательной жесткости, создаваемая обмотками 2 с длиной витков Ц., током У.у при градие 1те агнитной

6о

(о индукции grad В

ширина

5: зазора).

Под действием усилия Fj( - Гц подвижная часть перемещается на расEa-r-k

Перемещение X.

стояние Хг

-;- iiCMcneiuentic At

, Со - Ac4

преобразуется емкостным датчиком в злектрический сигнал U, который вычитается с сигналом U.j , разность Ди U-t - и усиливается, преобразуется во временнойчпараметр ,

и ток IK IOT поступает в катушку 1 силового компенсатора, создавая усил1:е F,,- снижающее значение разности сигналовДU Щ - Uj до малых величин в автокомпенсационной следящей системе. При достаточно большом значении коэффициента преобразования системы с достаточной точностью можно считать fcи ;:: О, и уравнейие преобразования системы запишется в виде

1

-- (FX Си

Со - Ас

cj bJ

Со

S к Ix - То

Из выражения измеряемой силы видно, что она в -- 1О раз больше компенсирующего усилия, пропорциональна временному параметру t;t /Тд,, легко преобразуемому в цифру, и не зависит ни от магнитной индукции, ни от тока

стабилизатора 1, Таким образом, в предлагаемом динамометре исключаются основные источники погрешности силового компенсатора, обусловленные нестабильностью магнитной индукции и

тока стабилизатора.

Переключением направления тока в ООЖ во втором полупериоде модуляции эффект отрицательный жесткости сводится к .нулю и создается постоянное

усилие FO LglpBcp , где Вер- среднее значение магнитной индукции в области расположения ООЖ. Постоянное усилие FO может быть осуществлено равным весу Р подвижной части и

компенсировать его, смещая в ноль нагрузочную характеристику динамометра. Переключение направления тока в ООЖ легко осуществляется с помо1цью двойного переключающего ключа (фиг.4),

Фиг.д