Силоизмерительное устройство Советский патент 1987 года по МПК G01L1/14 

13

Изобретение относится к силоизме- рительной технике и может быть использовано для измерения усилий, в частности натяжения провода в намоточных станках при намотке электрических машин.

Цель изобретения - повышение точности за счет автоматической коррекции-, временной нестабильности механо- .трока к демпфирования свободных при измерении динамических усилий.

На фиг. 1 показано силоизмеритель- ное устройство с механотронным датчиком; на фиг. 2 и 3 - положение пласти ны и опоры относительно штыря механо- трона в нулевом и контрольном положениях; на фиг. 4 - блок-схема электронного блока; на фиг. 5 - эпюры напряжений в различных участках схе- мы.

Силоизмерительное устройство (фиг. i) содержит датчик 1 в виде механотрона, корпус которого закреплен с помощью втулки 2, разрезной шайбы 3 и винтов 4 в неподвижной колодке 5, к которой пластиной 6 прикреплена плоская пружина 7 из фосфористой бронзы с роликом В на свободном конце. Штырь 9 механотрона 1 соединен с концом плоской пружины 7 с неподвижной колодкой 5 через подвижную колодку - демпфер 10 из-эластичного упругого материала. На неподвижной колодке 5 закреплен электро- магнит 11, якорь 12 которого соединен с пластиной 13, имеющей сквозное отверстие 14 (фиг. 2)J где расположен штырь 9 механотрона 1. Пластина 13 размещена в пазу опоры 15, которая закреплена на колодке 5. При измерении натяжения провода 16 он проходит через ролик 8.

Электронный блок (фиг. 4) содержит согласующий каскад 17,, входы которого подключены к анодам механотрона, выход - к преобразователю 18 аналог- частота, кварцевый генератор 19, вы ход которого соединен с делителем 20 частоты, связанным с блоком 21 логики. Выходы блока 21 логики подключены к схемам И 22 и 23, вторые входы которых соединены с преобразш- вателем 18, а также подключены к реверсивному счетчику 24, регистру 25 оперативной памяти, схемам И 26 и ключу 27, выход которого соединен с электромагнитом 28. Выходы схем И 22 и 23 подключены к схеме ШТИ: 29, выход

152

которой связан с входом реверсивного счетчика 24, который связан также с эадатчиком 30. Выходы регистра 25 оперативной памяти подключены к де- шифратору 31, выход которого соедине с цифровыми индикаторами 32.

Устройство работает следуюш51м образом.

При измерении усилий происходит деформация плоской пружины 7 на величину, пропорциональную приложенному усилию, которая через подвиясную колодку - упругий де1чт1фер 10 передается штьфю 9 механотрона 1, вызывая его пропорциональное линейное перемещение. При этом происходит разбаланс мостовой схем1Л, образованной внутренними сопротивлениями механотрона, анодными сопротивлениями R., , R; и балансировочным сопротивлением Rg (фиг.4). На выходе механотрона возникает напряжение, которое через согласующий каскад (фиг. 5а) посту- пает па преобразователь 18 аналог- частота, преобразуюш;ий аналоговьм сигнал в последовательность импульсо с частотой следования, прямо пропорциональной амплитуде сигнала (фиг.56

Кварцевый генератор 19 с делителем 20 частоты формирует стабильный сигнал частотой 1 Гц (фиг. 5в), который поступает на блок 21 логики, формирующий серию импульсов (фиг. 5а, г,е,ж,к,Л5м), привязанных по времени другу к другу, необходимых для работы реверсивного счетчика 24, регистра 25 оперативной памяти и электромагнита 28.

На выход схемы И 22 поступают два сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 18 (фиг. 56) и блока 21 логики (фиг. 5г). На выходе схемы И 22 формируются пачки сигнальных импульсов (фиг. 5д) с постоянным периодом следования, при этом часто- та следования импульсов внутри пачек прямо пропорциональна измеряемому усилию. После окончания калздой пачки сигнальных импульсов блок логики формирует прямоугольные импульсы с частотой следования 0,5 Гц, которые через ключ 2 7 зключакуг электропитание электромагнита 11. При этом последний притягивает яксфь 12 и вместе с ним пластину 13, прижимая штырь 9 механотрона 1 к опоре 15 (фиг. 3). Когда штырь 9 прижат к опоре 15, на оди вход, схемы И 23 с блока 21 логики

313

поступает импульсный сигнал (фнг.Зж), а на другой - сигнал с выхода аналого-цифрового преобразователя 18, На выходе схемы И 23 формируются пачки контрольных импульсов (фиг. 5з) с по- стояннь1м периодом следования, при этом частота следования импульсов внутри пачки прямо пропорциональна сигналу на выходе механотрона, когда его штырь 9 (фиг. 1) прижат к опоре 15, С выхода схемы ИЛИ 29 сигнальные пачки импульсов поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 24, а контрольные пачки - на его вычитаю- щий вход, при этом происходит вычитание из числа, пропорционального измеренному усилию, - числа, пропорционального заданному фиксированному контрольному положению штыря 9 меха- нотрона. Так как оба этих числа содержат одинаковую временную нестабильность, то она при вычитании автоматически компенсируется. При этом контрольное положение штыря 9 меха- нотрона 1 находится ниже его нулевого положения, поэтому при в ычитании двух чисел за счет разницы положений возникает систематическая погрешность, которая каждый раз учитьшается за- - датчиком 30, с которого эта разница, определенная заранее, вводится в реверсивный счетчик 24, где и получается число, пропорциональное действительному измеренному усилию.

Для запоминания измеренного числа используется регистр 25 оперативной памяти, куда оно записьшается по команде с блока 21 логики (фиг, 5л) через схему И 26, Индикация числа осуществляется на цифровых индикаторах 32, подключенных через дешифратор 31 к регистру 25 оперативной памяти.

Перед измерением предварительно - производится установка первоначаль15 . ного нулевого положения штыря 9 механотрона 1 (фиг, 1) путем перемещения его корпуса с втулкой 2 в вертикальной плоскости с помощью сегментов разрезной шайбы 3 и винтов 4, При этом электромагнит 11 отключен. При измерении натяжения провода 16 в динамике он огибает ролик 8, вызывая пропорциональные колебания плоской пружины 7 и штыря 9 механотрона 1, Свободные колебания упругой системы (плоская пружина 7 - демпфер 10 - штырь) гасятся с помощью демпфера 10 за счет того, что его один конец закреплен неподвижно на колодке 5.

Формулаизобретения

Силоизмерительное устройство, содержащее механотрон, корпус которого закреплен в неподвижной колодке, свй- занной через плоскую пружину с подвижной колодкой, в которой закреплен штырь механотрона, подключенного к мостовой схеме с источником анодного напряжения и измерительным прибором, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности, оно снабжено электромагнитом, якорь которого связан с пластиной, снабженной.на свободном конце отверстием под штьфь механотрона и пропущенной через паз в опоре, которая размещена между механотроном и вьшолненной в виде демпфера из эластичного упругого ма- териала подвижной колодкой, причем последняя и опора закреплены на неподвижной колодке, а измерительньй прибор вьтолнен в виде электронного блока с аналого-цифровым преобразователем, соединенным с задатчиком исходного уровня и регистром оперативной памяти.

2 /S/1 /

Фиг.

Изобретение относится к силоиз- мерительной технике. Цель изобретения - повьшение точности за счет автоматической коррекции .временной нестабильности механотрона и демпфирования свободных колебаний при измерении динамических усилий. Генератор 19 с делителем 20 частоты формирует стабильный сигнал, поступающий в блок 21 логики,формирующий серию импульсов, необходимых для работы счетчика 24, регистра 25 памяти и электромагнита 28. На выходе схемы И 22 формируются пачки импульсов. По окончании каждой пачки блок 21 логики формирует импульсы, которые через ключ 27 включают электромагнит с выхода схемы ИЛИ 29. Сигнальные пачки импульсов поступают на реверсивный вход счетчика 24, а контрольные пачки - на его вычитающий вход. Происходит вычитание из числа, пропорционального измеренному усилию, - числа, пропорционального заданному положению штыря механотрона. В счетчике 24 получается число, пропорциональное действительному измеренному усилию. 5 ил. с с ел С СО СлЭ СО 4 сл г

Фиг.2

Фиг.З

а б

т

Составитель В. Родин Редактор И. Шулла Техред В.Кадар

Заказ 4212/32 Тираж 776Подписное

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

(Ь

Фиг. 5

Корректор М.Демчик