Автоматические весы с электромагнитным уравновешиванием Советский патент 1987 года по МПК G01G7/04 

отклонения коромысла 1 от положения равновесия. Модулятор 13 преобразует сигнал отклонения постоянного тока в сигнал переменного тока, частота которого равна частоте гармонического сигнала, поступающего на управляющий вход модулятора 13 с выхода генератора 17 гармонических колебаний, а фаза определяется направлением перемещения плеча коромысла 1. Сигнал с мо10

1

Изобретение относится к весоизме- рительн ой технике, в частности к весам, используемым при физико-химических исследованиях.

Цель изобретения - повышение точ- 5 ности взвешивания.

На фиг. 1 показана структурная схема автоматических весов с электромагнитным уравновешиванием; на фиг.2 - изометрическая проекция электромагнитного компенсатора этих весов.

Автоматические весы с электромагнитным уравновешиванием содержат коромысло 1, которое при помощи опор- .. ной призмы 2 установлено на подушке 3. К одному из плеч коромысла 1 подвешены подвижньм элемент преобразователя 4 отклонения и грузоприемная чашка 5 для размещения груза 6. Электромаг- нитньй компенсатор 7 выполнен в виде неподвижно закрепленного на основании весов электромагнита 8 переменного тока с обмоткой 9, неподвижно закрепленного магнитопровода 10 броневого 25 типа, на боковых стержнях которого расположена обмотка tl возбуждения, и подвижной уравновешивающей двухсекционной короткозамкнутой катушки 12, свободно .подвешенной к коромыслу 1. Верхняя секция уравновешивающей двух- секционной короткозамкнутой катушки 12 размещена с зазором на среднем стержне магнитопровода 10, а нижняя расположена в кольцевом зазоре между полюсов электромагнита 8 переменного тока. Уравновешивающая двухсекционная короткозамкнутая катушка 12 имеет некоторую свободу перемещения в вертикальном направлении. Выход преобра20

30

40

зователя 4 отклонения подключен через

дулятора 13, пройдя усилитель 14, фазовращатель 15 и регистратор 16, поступает в обмотку 11 возбуждения, протекая по которой переменный ток создает в стержне 10 магнитопровода переменный магнитньй поток, наводящий в катушке 12 переменную ЭДС. Амплитуда переменного тока пропорциональна углу отклонения коромысла 1 от положения равновесия. 2 ил.

0

5

. 5

0

0

0

модулятор 13 к, усилителю 14. К выходу усилителя 14 через фазовращатель 15 и регистратор 16 подключена обмотка 11 возбуждения, расположенная на боковых стержнях магнитопровода 10. Выход генератора 17 гармонических колебаний соединен с управляющим входом модулятора 13 и входом усилителя 18 мощности. К выходу усилителя 18 мощности. К выходу усилителя 18 мощности подключена обмотка 9 электромагнита 8 переменного тока.

Автоматические весы с электромагнитным уравновешиванием работают следующим образом.

После их включения гармонический сигнал с выхода генератора 17 гармонических колебаний подается на усилитель 18 мощности, усиливается им и поступает в обмотку 9 электромагнита 8 переменного тока. В кольцевом зазоре между полюсами электромагнита 8 возникает переменное магнитное поле, амплитуда индукции которого пропорциональна амплитуде переменного тока в обмотке 9, а частота равна частоте сигнала на выходе генератора 17. При наложении груза 6 на чашку 5 коромысло 1 отклоняется от положения равновесия, что приводит к возникновению на выходе преобразователя 4 отклонения сигнала постоянного тока. Уровень сигнала пропорционален углу отклонения коромысла 1 от положения равновесия, а его полярность зависит от- направления перемещения (вниз или вверх) плеча коромысла 1, связанного с подвижным элементом преобразователя 4 отклонения. Модулятор 13 преобразует сигнал отклонения постоянного тока

31303837

в сигнал переменного тока, амплитуда которого пропорциональна уровню сиг- Нала отклонения постоянного тока, частота равна частоте гармонического сигнала, поступающего на управляющий 5 вход модулятора 13 с выхода генератора 17 гармонических колебаний, а фаза определяется направлением перемещения (вниз или вверх) плеча коромысла 1. Усилитель 14 усиливает по- О ступающий на его вход от модулятора 13 сигнал переменного тока. Усиленный сигнал с выхода усилителя 14 через фазовращатель 15 и регистратор 16 по(0 - круговая частота переменного тока на выходе генератора 17 гармонических колебаний;

.

Таким образом, амплитудное значение уравновешивающей силы F пропорционально амплитудному (действующему) значению тока в короткозамкнутой катушке 12, следовательно, амплитудному (действующему) значению тока в обмотке 11 возбуждения, а значит, углу отклонения коромысла 1 от положения равновесия. Направление действия систупает в обмотку 11 возбуждения, лы F зависит от направления тока в положенную на боковых стержнях маг- нижней секции короткозамкнутой катуш- нитопровода 10. ПротекаюпГий по обмот- ки 12 и направления вектора магнит- ке 11 возбуждения переменный ток создает в среднем стержне магнитопровоной индукции между полюсами в кольцевом зазоре злектромагннта 8 перемен- да 10 броневого типа переменньй маг- 20 ного тока. Поскольку фаза тока вурав- нитный поток, который наводит в верх- новешивающей двухсекционной коротко- замкнутой катушке 12 и фаза магнитной индукции поля электромагнита 8

ней секции подвижной уравновешивающей двухсекционной короткозамкнутой катушке 12 переменную ЭДС, обуславлименяются одновременно, то направление

вающую протекание по виткам коротко- действия силы не изменяется. Значение

замкнутой катушки 12 переменного тока. Амплитуда переменного тока, протекающего по виткам короткозамкнутой .катушки 12, пропорциональна углу отклонения коромысла 1 от положения равновесия.

В результате взаимодействия переменного тока, протекающего по нижней секции короткозамкнутой катушки 12,

же силы изменяется от нуля до максимального с удвоенной частотой переменного тока. Так как инерционность коромысла 1 весов велика и частота 30 собственных колебаний составляет доли Гц, то циклическое изменение значения силы, действующей через уравновешивающую двухсекционную коротко- замкнутую катушку 12 на коромысло 1

расположенной в кольцевом зазоре меж-35 частотой в несколько десятков (и ду полюсами электромагнита 8, с маг- выше) Гц, не приводит к раскачиванию

нитной индукцией переменного поля электромагнита 8, возникает сила F, действующая на витки нижней секции короткозамкнутой катушки 12 и возвра-40 щающая коромысло 1 весов в близкое к исходному положение равновесия. В случае совпадения фазы тока в короткозамкнутой катушке 12 с фазой

магнитной индукции между полюсами электромагнита 8 значение силы F будет равно

F lsinut -B.sincot I-Е-В-sin2{jt 1 kl(1-cos2tot),

где I

Е В амплитуда переменного тока, протекающего по виткам короткозамкнутой катушки 12;

Полярность подключения.обмотки 9 электромагнита 8 к усилителю 18 мощности выбирается такой, чтобы сила F, действующая на нижнюю секцию коротко- замкнутой катушки 12, стремилась воз- вратить коромысло 1 к положению равновесия. Фазовращатель 15 позволяет исключить фазовый сдвиг между током в короткозамкнутой катушке 12 и магнитной индукцией между полюсами электромагнита 8, возникающий вследствие различия полных сопротивлений обмоток 9 и 11. Исключение фазового сдвига обеспечивает получение макси мального уравновешивающего усилия

50

длина провода нижней секции при выбранных параметрах электромаг- короткозамкнутой катушки 12 нитного компенсатора 7. О значении

массы взвешиваемого груза судят по показаниям регистратора 16, которые пропорциональны амплитудному (дейамплитуда магнитной индукции переменного поля между полюсами электромагнита 8;

(0 - круговая частота переменного тока на выходе генератора 17 гармонических колебаний;

.

Таким образом, амплитудное значение уравновешивающей силы F пропорционально амплитудному (действующему) значению тока в короткозамкнутой катушке 12, следовательно, амплитудному (действующему) значению тока в обмотке 11 возбуждения, а значит, углу отклонения коромысла 1 от положения равновесия. Направление действия сименяются одновременно, то направление

же силы изменяется от нуля до максимального с удвоенной частотой переменного тока. Так как инерционность коромысла 1 весов велика и частота собственных колебаний составляет доли Гц, то циклическое изменение значения силы, действующей через уравновешивающую двухсекционную коротко- замкнутую катушку 12 на коромысло 1

коромысла 1 и не нарушает нормальной работы весов.

Полярность подключения.обмотки 9 электромагнита 8 к усилителю 18 мощности выбирается такой, чтобы сила F, действующая на нижнюю секцию коротко- замкнутой катушки 12, стремилась воз- вратить коромысло 1 к положению равновесия. Фазовращатель 15 позволяет исключить фазовый сдвиг между током в короткозамкнутой катушке 12 и магнитной индукцией между полюсами электромагнита 8, возникающий вследствие различия полных сопротивлений обмоток 9 и 11. Исключение фазового сдвига обеспечивает получение макси мального уравновешивающего усилия

5i:u)38:i

ствумщему) значению тока, протекяю- щего по обмотке 11 возбуждения.

Формула изобретения

Автоматические весы с электр омаг- ннтным уравновешиванием, содержащее коромысло, связанное с подвижной частью преобразователя отклонения, неподвижная часть которого закреплена на основании весов, усилитель, гене- 10 ратор гармонических ,колебаний, регистратор и электромагнитный компенсатор, отличающиеся тем.

вход которого подключен к генерат ру гармонических колебаний, приче электромагнитный компенсатор выпо нен в виде неподвижно закрепленны на основании весов электромагнита ременного тока с обмоткой, размещ ной на его сердечнике, и магнитоп вода броневого типа с обмоткой во буждения, расположенной на его кр них стержнях, и подвешенной к кор мыслу короткозамкнутой катушки с мя секциями, одна из которых расп ложена с зазором вокруг среднего стержня магни топровода броневого

что, с целью повьшения точности, в них введены модулятор, к одному вхо- 15 па, а другая - в кольцевом зазоре ду которого подключен выход преобразователя отклонения, а к другому входу - генератор гармонических колебаний,, фазовращатель, вход которого через Усилитель соединен с выходом 20 модулятора, и усилитель мощности.

между полюсов электромагнита пере ного тока, при этом обмотка возбу дения подключена через регистрато к выходу фазовращателя, а обмотка электромагнита переменного тока с динена с выходом усилителя мощнос

76

вход которого подключен к генератору гармонических колебаний, причем электромагнитный компенсатор выполнен в виде неподвижно закрепленных на основании весов электромагнита переменного тока с обмоткой, размещенной на его сердечнике, и магнитопро- вода броневого типа с обмоткой возбуждения, расположенной на его крайних стержнях, и подвешенной к коромыслу короткозамкнутой катушки с двумя секциями, одна из которых расположена с зазором вокруг среднего стержня магни топровода броневого типа, а другая - в кольцевом зазоре

па, а другая - в кольцевом зазоре

между полюсов электромагнита переменного тока, при этом обмотка возбуждения подключена через регистратор к выходу фазовращателя, а обмотка электромагнита переменного тока соединена с выходом усилителя мощности.

7(7

frufZ

Составитель В.Ширшов Редактор Э.Слиган , Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Заказ 1296/40 Тираж 69(Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж- 35, Раушская наб, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Изобретение относится к весоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности взвешивания. При наложении груза 6 на чашку 5 коромысло 1 отклоняется от положения равновесия, что приводит к возникновению на выходе преобразователя 4 отклонения сигнала постоянного тока, уровень которого пропорционален углу сл со о со с 00 -J Фиг.1