Устройство для измерения усилий Советский патент 1987 года по МПК G01G7/04 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения усилий и, в частности, может быть использовано для измерения массы предметов.

Цель изобретения - повышение точности .

На чертеже приведена функциональная схема устройства для измерения усилий.

Устройство содержит вертикально расположенный взвешиваемый элемент 1 с замыкающим магнитопроводом 2, которьш удерживается во взвешенном сое- 15 Если сила, .развиваемая электромагни- тоянии на некотором расстоянии элек- том 3, меньше требуемой для поддер- тромагнитом 3, обмотка 4 которого жания взвешиваемого элемента 1 на соединена с выходом усилителя 5 мощности, датчик 6 индукции, выполненопределенной наперед заданной величине зазора, то взвешиваемый злемент 1

ный в виде катушки из одного или нес- 20 опускается вниз. Сигнал с датчика 8

кольких витков проводника, размещенный в зазоре между электромагнитом 3 и магнитопроводом 2 взвешиваемого элемента 1, напряжение с которого

подается на первый вход схемы 7 срав- 25 равляемого генератора 10. Частота

нения, выход которой соединен с входом усилителя 5 мощности, последовательно соединенные датчик 8 положения взвешиваемого тела, блок 9 динамической коррекции, управляемый по частоте генератор 10, счетчик 11, преобразователь 12 кода, перемножаю- цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, второй вход которого соединен с выходом источника 14 опорного напряжения, а выход - с вторым входом схемы 7 сравнения, выход перестраиваемого генератора 10 соединен с входом измерительного блока 15, который представляет собой последовательно соединенные измеритель 16 периода, блок 17 возведения в квадрат, вычитатель 18, второй вход которого соединен с выходом задатчика 19 кода начального веса, и узел 20 индикации Работа устройства основана на известной зависимости уравновешивающей силы, развиваемой электромагнитом силовой компенсации, и периодом напряжения

F КТ,

где F - сила, развиваемая, электромагнитом;

Т - период колебаний питающего напряжения; .

К - коэффициент, учитывающий количество витков катушки, площадь полюса, охватываемого катушкой.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходе блока 9 динамической коррекции имеется постоянное напряжение, которому соответствует определенное значение частоты на выходе управляемого генератора 10. Этой частоте точно соответствует частота синусоидального сигнала калиброванной амплитуды, поступающего на вход схемы 7 сравнения контура стабилизации напряжения, снимаемого с катушки датчика 6 индукции.

Если сила, .развиваемая электромагни- том 3, меньше требуемой для поддер- жания взвешиваемого элемента 1 на

определенной наперед заданной величине зазора, то взвешиваемый злемент 1

положения, пропорциональный величине перемещения взвешиваемого элемента 1, пройдя блок 9 динамической коррекции, изменяет напряжение на входе уп5

сигнала на выходе управляемого генератора 10 уменьшается (период сигнала (Т) увеличивается). Пропорционально частоте на выходе управляемого 0 генератора 10 изменяется и частота сигнала на выходе генератора цифровой синусоиды, которьй состоит из . счетчика И, преобразователя 12 кода, перемножающего ЦАП 13 и источника 4 опорного напряжения.

Генератор цифровой синусоиды работает следующим образом.

Сигнал переменной частоты поступает с управляемого по частоте гене- 0- Р атора 10 на счетчик 11 , коэффициент счета которого (количество состояний счетчика) равно количеству ячеек X (емкости) преобразователя 12 кода х/у. Каждому состоянию счетчика 11 5 соответствует значение координаты (адреса) X преобразователя 12 кода, в котором каждому значению координаты X соответствует определенное значение веса синусоидального сигна- 0 ла (координата Y) . Одним из возможных примеров реализации преобразователя 12 кодов является использование ПЗУ (К556 РТ5), в ячейках которого последовательно записаны веса сину- 5 соидального сигнала за один период (возможна также реализация схемы с записью половины или четверти периода) . Коды веса синусоиды подаются на перемножающий ЦАП 13 (например

31

к 572 ПА1, К 572 ПА2), на аналоговый вход которого подается стабилизированное опорное, напряжение с источника 14 опорного напряжения. Таким образом, на выходе перемножающего ЦАП 13 формируется сигнал ступенчатой синусоиды с частотой, пропорциональной частоте перестраиваемого генератора 10. Количество точек синусоиды зависит от емкости преобразователя 12 кода (емкости ПЗУ) и необходимости записи в ПЗУ четверти, половины или полного периода синусоиды. При увеличении Т увеличивается значение индукции в зазоре электромагнита 3, что приводит к увеличению силы. Взвешиваемый элемент 1 поднимается вверх и ликвидирует рассогласование, которое измеряется датчиком 8 положения.

Формула изобретения

Устройство для измерения усилий, содержащее электромагнит силовой компенсации, обмотка которого соединена с выходом усилителя мощности.

Редактор М.Петрова Заказ 5553/36

Составитель В.Ширшов

Техред .М.Моргентал i Корректор И.Муска

Тираж 694Подписное

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

52234

схему сравнения, источник опорного напряжения, датчик положения взвешиваемого элемента, подключенный к

g блоку динамической коррекции, датчик индукции, размещенный под электромагнитом силовой компенсации, управляемый по частоте генератор и измерительный блок, отличаю10 щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены счетчик,, преобразователь кода и перемножающий цифроаналоговый преобразователь, причем выход счетчика подключен через

15 преобразователь кода к первому входу перемножающего цифроаналогового преобразователя, к второму входу которого подключен источник опорного напряжения, а к выходу - первый вход схе20 мы сравнения, второй вход которой соединен с датчиком индукции, выход - с входом усилителя мощности, а выход блока динамической коррекции соединен с входом управляемого по

25 частоте генератора, выход которого подключен к входам счетчика и измерительного блока.

Изобретение может быть использовано для измерения массы предметов. Цель изобретения - повышение точности. На выходе перемножающего цифро- аналогового преобразователя 13 формируется сигнал ступенчатой .синусоиды с частотой, пропорциональной частоте перестраиваемого генератора 10. При увеличении периода колебаний питающего напряжения увеличивается значение индукции в зазоре электромагнита 3, что приводит к увеличению силы. Взвешиваемый элемент поднимается вверх и ликвидирует рассогласование, которое измеряется датчиком 8 положения. 1 ил. с ф (/)