Устройство для силовой компенсации весов Советский патент 1989 года по МПК G01G1/00 

1

(21)А138241/24-10

(22)22.10.86

(46) 23.12.89. Бюл. № 47

(71)Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина

(72)В.Е.Евдокимов, В.С.Моисойченко, И.Л.Мосягина и В.М.Трофимов

(53)681.269(088.8)

(36) Авторское свидетельство СССР № 1310642, кл. G 01 G 1/08, 1986.

(54)УСТРОЙСТЮ ДЛЯ СИЛОВОЙ КОМПЕНСАЦИИ ВЕСОВ

(57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для точных измерений усилий, массы, плотности и веса различных тел в широком диапазоне. Цель изобретения - повьппение точности и упрощение конструкции схемы формирования прямоугольных импульсов тока в катушке силовой компенсации.

Измеряемый вес Р уравновешивается усилием F компенсатора 1. Некомпенсация ЛF преобразуется в перемещение Ь датчиком 5 в напряжение и преобразователем 6 в импульсы длитель- чостью t,/T, которые управляют ключом 3. В момент времени t, при положительном, импульсе напряжения L yi ток IJ, стабилизатора тока 5 протекает по обмотке а. При разомкнутой обмотке б ток имеет форму 1 экспоненциальных импульсов. При закорачивании обмотки б переменные составляющие токов в обмотках 1р и 1 имеют вид прямоугольных взаимно инвертируемых импульсов тока, причем ток Ig.He имеа

т.е. по обмотке а протекают импульсы тока, содержащие постоянную составляющую перемениук совпадающую по форме с током Ig, но находящуюся с ним в противоет постоянной составляющей , ток .+Ia

с «

(Л

С

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для точных измерений усилий, массы, плотности и веса различных тел в широком диапазоне. Цель изобретения - повышение точности и упрощение конструкции схемы формирования прямоугольных импульсов тока в катушке силовой компенсации. Измеряемый вес P_X уравновешивается усилием F_к компенсатора 1. Некомпенсация ΔF_X преобразуется в перемещение Δ_х, датчиком 5 в напряжение и преобразователем 6 в импульсы длительностью T₁/T, которые управляют ключом 3. В момент времени T₁ при положительном импульсе напряжения U_у1 ток I₀ стабилизатора тока 5 протекает по обмотке "а". При разомкнутой обмотке "б" ток имеет форму I_а экспоненциальных импульсов. При закорачивании обмотки "б" переменные составляющие токов в обмотках I_а и I_б имеют вид прямоугольных взаимно инвертируемых импульсов тока, причем ток I_б= не имеет постоянной составляющей I_б==0, а ток I_а=I_а=+I_а @ , т.е. по обмотке "а" протекают импульсы тока, содержащие постоянную составляющую I_а= и переменную I_а @ , совпадающую по форме с током I_б, но находящуюся с ним в противофазе. На низких частотах имеет место чисто активный характер нагрузки, т.е.полное исключение с индуктивного характера катушки силовой компенсации при формировании импульсного уравновешивающего тока, что обеспечивает полную компенсацию всех низкочастотных гармоник переменной составляющей магнитного потокосцепления. Таким образом, наличие бифилярной короткозамкнутой обмотки позволяет сформировать практически идеальные прямоугольные импульсы тока в обмотке силовой компенсации и получить высокоточную характеристику импульсного преобразования I_а=I₀^.T₁/T. При отсутствии короткозамкнутой бифилярной обмотки стабилизатор тока за счет индуктивного характера нагрузки не выходит на режим стабилизации, среднее значение тока I_а=I₀^1.T₁/T, где I₀≠CONST, и характеристика импульсного преобразования нелинейна и нестабильна. 3 ил.

СП

00

о

со

(pi/. 1

фазе. На низких частотах имеет место чисто активный характер нагрузки, т.е. полное исключение с индуктивного характера катушки силовой компенсации при формировании импульсного уравновешивающего тока, что обеспечивает полную компенсацию всех низкочастотных гармоник переменной составляющей магнитного потокосцепления. Таким образом, наличие бифилярной ко- роткозамкнутой обмотки позволяет сформировать практически идеальные

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может найти широкое применение для точных измерений усилий, массы, плотности, веса различных тел в широком диапазоне.

Цель изобретения - повьш1ение точ- ности и упрощение конструкции схемы формирования прямоугольных импульсов тока в катушке силовой компенсации.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - элек- трическая схема устройства; на фиг. 3 - временные диаграммы.

Устройство содержит силовой магнитоэлектрический компенсатор 1, включающий подвижную катушку с двумя би- филярными обмотками а и б, закрепленную на основании с помощью упругого подвеса 2, Одна из обмоток а соединена через ключ 3 со стабилизатором 4 тока. Концы другой обмотки б соеди- нены вместе, замыкая обмотку накоротко. Перемещение Д катушки 1 преобразуется датчиком 5 перемещений в электрический сигнал ди, который преобразователем 6 напряжения во времен- ной интервал преобразуется в относительную длительность . Импульсы напряжения (t,/T) управляют ключом 3 Преобразователь 6 тактируется модулятором 7.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый вес Р уравновешивается усилием F компенсатора 1. Некомпенсация ЬГх преобразуется в перемещение Д( датчиком 5 в напряжение и преобразователем 6 в импульсы длительностью t(/T, которые управляют ключом 3, выполненным, например, на транзисторе

прямоугольные импульсы тока в обмотке, силовой компенсации и получить высокоточную характеристику импульсного преобразования . При отсутствии короткозамкнутой бифилярной обмотки стабилизатор тока за счет индуктивного характера нагрузки не выходит на режим стабилизации, среднее значение тока ,/T, где 1 const, а характеристика и -тульсно- го преобразован1гя нелине1 1на и нестабильна. 3 ил.

Г. Пусть в момент времени t при положительном импульсе напряжения Utj, на базе транзистора Т он открыт, а ток IP стабилизатора тока протекает по обмотке а. При разомкнутой обмотке б ток в обмотке а имеет форму Ig экспоненциальных импульсов. При закорачивании обмотки б переменные составляющие токов в обмотках I и I g- имеют вид строго прямоугольных инвертированных друг относительно друга импульсов тока, причем ток 1 не имеет постоянной ссгтавляющей , а ток 1 1д+1„.

Таким образем, по обмотке а протекают импульсы тока, содержащие постоянную составляющую Ig и переменную Iq.,5 совпадаклцую по форме с током 1с, но находящуюся с ним в проти- вофазе.

При короткозамкнутой обмотке б наводимая в ней ЭДС от импульсного тока Ig в обмотке а создает ток 1, который равен переменной составляющей тока I(j 5 Действительны уравнения напряже1шя на обмотках а и б соответственно.

,ic,+juMij + Ia-R и )l.i + +j&3MI(,+ig-R2.

Решая систему этих уравнений и учитывая, что для бифилярной катушки можно считать R, и L,, полное сопротивление катушки

,H2(|i,

н K(f

которое на низких частотах uL R равно . Таким образом, на низких

частотах имеет место чисто активный - характер нагрузки, т.е. полное исключение индуктивного характера катушки силовой компенсации при формировании импульсного уравновешивающего тока, что обеспечивает полную компенсацию всех низкочастотных гармоник переменной составляющей магнитного потокосцепления.

Таким образом, наличие бифилярной короткозамкнутой обмотки позволяет сформировать практически идеальные прямоугольные импульсы тока в обмот- i.e силовой компенсации и получить высокоточную характеристику импульсного преобразования t,/T.

При отсутствии короткозамк-Нутой бифилярной обмотки стабилизатор тока за счет индуктивного характера нагрузки не выходит на режим стабилизации и среднее значение тока 1 l g t,/T, где ijjj const, а характеристика импульсного преобразования нелинейна и нестабильна.

0

5

0

5

Формула изобретения

Устройство для силовой компенсации весов, содержащее датчик перемещения чувствительного элемента BecoSj преобразователь напряжения во временной интервал, модулятор, ключ, стабилизатор тока и обратный преобразователь в виде катушки индуктивности, установленной на упругом подвесе, причем входы преобразователя напряжения во временной интервал подключены к выходам датчика перемещения и модулятора, а выход соединен с управляющим входом ключа, первый контакт которого подсоединен к выходу стабилизатора тока, отличающе е- с я тем, что, с целью повьппеиия точности, в нем катушка силовой компенсации имеет две бифилярные обмотки, одна из которых подключена к кторому контакту ключа, а концы другой обмотки накоротко соединены между собой.

Тп

.

-/of

Va

//