Весовое устройство Советский патент 1985 года по МПК G01G3/08 G01G3/13 

Изобретение относится к области точного измерения массы различных грузов, в частности, оно может использоваться в системах автоматизированного управления технологическими процессами выращивания кристаллов.

Целью изобретения является повышение чувствительности весового контроля при увеличении максимального контролируемого веса, возможно, содержащего постоянную составляющую.

На фиг. 1 представлено весовое устройство контроля процесса выращивания монокристалла методом Чохральского, вариант контролирования веса тигля с расплавом; на фиг.2 - то же, вариант контролирования растущего монокристалла.

Устройство обеспечивает деформирование первой из двух входящих в устройство упругих систем только в диапазоне измерения контролируемого веса, что эквивалентно компенсации ее постоянной составляющей, а также обеспечивает расширение пределов допустимой деформации и увеличение диапазона изменения выходного сигнала преобразователя деформации.

Весовое устройство на (фиг.1) состоит из упругих связей в виде двух систем 1 и 2, датчика 3 преобразования деформации и механизма 4 перемещения. Упругая система 1 выполнена в виде мембраны, край которой соединен неподвижно с одной стороной упругой системы 2, а центр - упругим стержнем 5 через механизм 4 перемещения - с другой ее стороной. Датчик 3 выполнен в виде гетероэпитаксиальной полупроводниковой структуры, нанесенной на поверхность упругой системы 1. Упругая система 2 выполнена в виде параллелограмма с вертикальными жесткими и горизонтальными гибкими сторонами.

Одна из жестких сторон закреплена на основании 6 ростовой установки (не показана), а другая - соединена с механизмом 4 относительно перемещения, выполненном в виде ползуна, и с держателем 7 тигля 8 с расплавом 9, из которого посредством кристаллодержателя 10 производится вытягивание монокристалла 1 1.

Весовое устройство (фиг.1) работает следующим образом.

Перед началом контролирования упругая система 2 подвергается деформации сжатия под действием максимального веса тигля8 с расплавом 9, а стержень 5 упругой системы 1

устанавливается в нулевое положение при помощи механизма 4 перемещения. При уменьшении веса тигля с расплавом в процессе вьращивания монокристалла деформация упругой системы 2 уменьшается и через механизм 4 перемещения и стержень 5 деформируется упругая система 1. Благодаря выбору суммарной жесткости упругих систем 1 и 2. предельно допустимая деформация упругой системы 1 достигается при уменьщении веса расплава 9 на величину, равную примерно максимальному весу выращиваемого кристалла. Выходной сигнал преобразователя 3 деформации, служащего датчиком, меняется при этом от нулевого до максимального значения.

Весовое устройство (фиг.2) также состоит из упругих систем 1 и 2, датчика преобразования деформации 3 и механизма 4 относительного перемещения. Упругие системы 1 и 2 выполнены в виде параллелограммов,

0 каждый из которых имеет горизонтальные гибкие и вертикальные жесткие стороны, закреплены с одной стороны жесткими сторонами к штоку 5 ростовой установки (не показана), а две другие жесткие стороны соединены посредством упора б и механизма

5 4 перемещения, выполненного в виде ползуна. Упругая система 1 посредством кристаллодержателя 7 соединена с монокристаллом 8, вытягиваемым из расплава 9.

В данном случае датчик 3 преобразователя деформации выполнен с нечетной функцией преобразования в виде тензорезисторов, соединенных в мостовую схему и наклеенных на гибких сторонах упругой системы 1, которая может подвергаться деформации различных знаков. Упругая система

, предварительно сжата посредством механизма 4 перемещения на величину, предельно допустимую применяемыми тензорезисторами.

Устройство (фиг.2) работает следующим образом.

0 При увеличении веса монокристалла в процессе выращивания от нулевого до максимального значения деформация упругой системы 1 благодаря выбору суммарной жесткости упругих систем 1 и 2 изменяется от предельного сжатия до предельного растяжения. Выходной сигнал датчика 3преобразования деформации изменяется при этом от максимального значения до разного по величине с противоположным знаком.

-,.Г-7-7-7 7

./777 777777777 .77/////// 77/777

Фиг2

1. ВЕСОВОЕ УСТРОЙСТВО, с держаш.ее две системы упругих связей, уст новленные на основании, и датчик для преобразования их деформации в электрический сигнал, отличающееся тем, что, с целью повышения точности взвешивания, первая система связана с датчиком, а обе-системы установлены параллельно с помош,ью двух узлоь сопряжения, причем один из узлов выполнен в виде жесткого сочленения, а другой - с возможностью взаимного перемеш,ения сопрягающихся поверхностей этих упругих систем и снабжен регулировочным механизмом их относительного перемещения. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что одна из упругих систем выполнена с возможностью деформации различных знаков и предварительно деформирована при помощи механизма относительного перемещения в направлении, противоположном действию усилия от взвешивания.