Большегрузные пьезоэлектрические весы Советский патент 1987 года по МПК G01G7/04 

Изобретение относится к технике измерения массы, а именно к точным пьезоэлектрическим весам для измерения повьшенных нагрузок.

Целью изобретения является повышение точности и надежности весов.

На фиг. 1 показаны предлагаемые весы; на фиг,2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг,1 и разрез В-В, Г-Г и на фиг.4 - схема электромеханических преобразований весов.

Основание 1 снабжено датчиком 2 уровня, тремя регуляторами 3 уровня, опираюощмися через шаровые опоры 4 на подпятники 5. На основании 1 установлены три измерительных пьезоэлектрических преобразователя 6, которые снабжены пьезоэлементами 7, фиксирующими корпусами 8 с отверстиями 9 и промежуточными дисками 10, выполненными в виде плунжеров, в которых имеются сферические углубления 11. Диски 10 перемещаются с малыми люфтами в фиксирующих корпусах 8.

Чувствительные пьезоэлементы 7, выполненные, например, из кварда снабжены электродами 12 и 13, причем электроды 12 электрически соединены с основанием 1 (заземлены), а электроды 13 - с ycилитeля ш 14 заряда, например, типа интеграторов входного тока. Каждый из трех усилителей

14зарядов, снабженный устройствами:

15регулировки чувствительности, соединен с суммируюп5им усилителем 16 и со схемой 17 сброса зарядов. Суммирующий усилитель 16 снабжен элементами регулировки масштаба 18 и коррек- ции нуля 19 и соединен с аналого- цифровым преобразователем 20, выполненным, например, в виде цифрового вольтметра постоянного тока.

На измерительные преобразователи 6 через шаровые опоры 21 опираются опорные элементы 22-24 (фиг.З), выполненные соответственно в виде конусного подпятника 22, углового подпятника- паза 23 и плоского подпятника 24, из- готовленнЕле из материала с повьшенной твердостью, например корунда или закаленной стали, причем угловой подпят- ник-паз 23 развернут осью А,-А2 свое28. Амортизационные прокладки 25 крепятся с помощью кольца 29 и бол ток 30 на выступах 31 грузоприемно

с- площадки 32, на которой размещаетс измеряемый груз 33. Грузоприемная площадка 32 снабжена регулируемыми органичительными элементами 34 и амортизаторами 35. Весы снабжены

10 транспортными ручками 36 и разъемо 37 для подключения кабеля 38 питан

Большегрузные пьезоэлектрически весы работают следующим образом. При наложении измеряемого груза

15 33 массой m на грузоприемную площа ку 32 вес Р(Р m-g, где g - ускор ние свободного падения) распределя ся между измерительными пьезоэлект рическими преобразователями 6 на

20 парциальные нагрузки F , F и Fj . Указанные нагрузки через выступы 3 грузоприемной площадки 32, амортизационные прокладки 25, опорные эл менты 22-24, шаровые опоры 21, а также промежуточные диски 10 со сф рическими углублениями 11 действую на пьезоэлементы 7. Возникающие пр зтом механические напряжения G, G и Gj (фиг.4) вызывают появление на электродах 12 зарядов Q ,, Q

ются на усилители 14 зарядов, выхо ные напряжения которых U, К/ F, , и К,,-,,, и, , . Чувствител ности всех трех каналов не равны между собой (К К2 К) вследствие трудности подгонки чувствительнос- тей измерительных пьезоэлектрическ преобразователей 6 и усилителей 14 зарядов.

25

30

35

40

45

И 13 пьезоэлементов и Q,„ Последние под

Выходные напряжения каналов U, и и и,, подаются на входы суммирую шего усилителя 16 и складываются с гласно выражению

U6,,x к . К

K, U, , F,

+ к,и

K,.K,-F

+ К,из +

50

Fj

. о

Весовые коэффициенты К, гR,

KL

Ri

R,

к - 5

R:

определяются со

.4 3

отношением устройств 15 регулировк

го паза В радиально относительно цен- gg чувствительности (резисторы R, R,

тра С конусного подпятника 22.

Опорные элементы 22-24 установлены на амортизационных прокладках 25 с помощью винтов 26, шайб 27 и гаек

и RJ) и элемента 1Ь регулировки ма штаба (резистор R4), которые подби ются при юстировке весов так, чтоб выполнялось соотношение

28. Амортизационные прокладки 25 крепятся с помощью кольца 29 и бол- ток 30 на выступах 31 грузоприемной

площадки 32, на которой размещается измеряемый груз 33. Грузоприемная площадка 32 снабжена регулируемыми органичительными элементами 34 и амортизаторами 35. Весы снабжены

транспортными ручками 36 и разъемом 37 для подключения кабеля 38 питания.

Большегрузные пьезоэлектрические весы работают следующим образом. При наложении измеряемого груза

33 массой m на грузоприемную площадку 32 вес Р(Р m-g, где g - ускорение свободного падения) распределяется между измерительными пьезоэлектрическими преобразователями 6 на

парциальные нагрузки F , F и Fj . Указанные нагрузки через выступы 31 грузоприемной площадки 32, амортизационные прокладки 25, опорные элементы 22-24, шаровые опоры 21, а также промежуточные диски 10 со сферическими углублениями 11 действуют на пьезоэлементы 7. Возникающие при зтом механические напряжения G, G и Gj (фиг.4) вызывают появление на электродах 12 зарядов Q ,, Q

ются на усилители 14 зарядов, выходные напряжения которых U, К/ F, , и К,,-,,, и, , . Чувствительности всех трех каналов не равны между собой (К К2 К) вследствие трудности подгонки чувствительнос- тей измерительных пьезоэлектрических преобразователей 6 и усилителей 14 зарядов.

И 13 пьезоэлементов 7 и Q,„ Последние пода45

Выходные напряжения каналов U, и и и,, подаются на входы суммирую- шего усилителя 16 и складываются согласно выражению

U6,,x к . К

K, U, , F,

+ к,и

K,.K,-F

+ К,из +

0

Fj

. о

Весовые коэффициенты К, гR,

KL

Ri

R,

к - 5

R:

определяются соVj J.4 3

отношением устройств 15 регулировки

чувствительности (резисторы R, R,

и RJ) и элемента 1Ь регулировки масштаба (резистор R4), которые подбираются при юстировке весов так, чтобы выполнялось соотношение

К| К, - - Kj-K, - Kjj;

вых

K(F,+ F + FJ K,,P

KO m.g KO m.

Наличие схемы 17 сброса позволяет измерять чистое приращение веса, а также исключить из результата взвешивания массу грузоприемной площадки 32 и тары. Для этого подается команда Сброс, при которой происходит кратковременная нейтрализация зарядов Q (, Q 2. и Q, на входах усилителей 14 зарядов и коррекция нуля.

вых

После окончания команды Сброс О, а в дальнейшем Ugj,, ,

и

где ДР - чистое приращение веса.

Наличие амортизационных прокладок 25, регулируемых ограничительных элементов 34 и амортизаторов 35 предохраняет измерительные пьезоэлектрические преобразователи 6 от перегрузок при резких или импульсных нагрузках.

32

Формула изобретения 1 . Большегрузные пьезоэлектрические весы, содержащие основание, гру- зоприемную площадку, включенные в электрическую схему измерения и ре- гистрапди пьезоэлектрические преобразователи, снабженные плунжерами, отличающиеся тем, что,

с целью повьшения точности и надежности, грузоприемная площадка снабжена тремя опорными элементами, выполненными соответственно в виде конусного подпятника, углового подпятника-паза и плоского подпятника, которые установлены с возможностью взаимодействия своими опорными плоскостями через промежуточные шаровые опоры с плунжерами пьезоэлектрических преобразователей, закрепленных на основании, а с грузоприемной площадкой - через амортизационные прокладки.

2. Весы ПОП.1, отличаюЩ и е с я тем, что угловой поднят- ник-паз развернут осью своего паза р адиально относительно центра конусного подпятника.

3 36

9U2.5

.,Серое

Редактор И.Шулла

Составитегсь Е.Титова Техред И.Попович

Заказ 4211/31Тираж 693Подписное

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

9и.гА

Корректор С,Черни

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность и надежность весов. На основании 1 грузоприемной площадки 32 установлены измерительные пьезоэлектрические преобразователи 6, воспринимающие через амортизационные прокладки 25, конусный, угловой и плоский подпятники и шаровые опоры 21 вес измеряемого груза 33. Появляющиеся на электродах пьезоэле- ментов преобразователей 6 заряды подаются на усилители 14. Прокладки 25, регулируемые ограничительные элементы 34 и амортизаторы 35 предохраняют преобразователи 6 от перегрузок при резких или импульсных нагрузках. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. с (Л со со со 4 о СХ) иг.1