Устройство для измерения массы Советский патент 1989 года по МПК G01G3/16 

U)

IS5

/V

Изобретение относится к весоизмерительной технике и предназначено для преиизионного измерения массы груза.

Цель изобретения - повьппение на- , дежности за счет создания дополнительного измерительного канала.

На чертеже показана функциональная схема устройства.

Устройство для измерения массы со- держит корпус 1, на котором укреплен кристаллодержатель 2, служащий для установки и фиксации силочувствитель- ного кварцевого резонатора 3, на котором размещена нагрузочная площадка 4. На главных гранях силочувстви- тельного кварцевого резонатора 3 нанесены электроды 5, образующие в монокристалле силочувствительного резонатора 3 локализованную зону 6, в ко- торой возбуждаются пьезоэлектрические колебания с помощью транзисторного возбудителя 7, выход которого через переключатель 8 подключен к электродам 5. На корпусе 1 установлены элек- трододержатели - ограничители 9, служащие для крепления дополнительных вторичных) электродов 10 на корпусе 1 и ограничения бокового перемещения силочувствительного кварцевого резо- натора 3. Вторичные электрода 10 с помощью фиксаторов 11 фиксируются в заданном положении относительно электродов 5.

Между электродами 5 и вторичными электродами 10 включены параметричес кие корректоры 12, каждый из которых представляет собой резисторно-емкост- ную цепочку, включающую резистор 13 и конденсатор 14. Выход транзисторного возбудителя 7 подключен к индикатору 15. Массоприемная площадка 4 кинематически связана с корпусом 1 посредством мембран 16.

На чертеже приняты следующие обо- значения: ОО - ось силочастотной чувствительности и NN - направление местной вертикали.

,

Работа устройства основана на прямом и обратном силочастотном эффекте и свойстве кварцевого резонатора генерировать пьезоэлектрические колебания в локализованной зоне при непо- средствен}юм контактировании первичных электродов с монокристаллом светочувствительного резонатора и емкостной связи вторичных электродов с первичными.

Перед началом работы переключатель 8 устанавливают в положение а, подключая этим транзисторный возбудитель 7 к электродам 5. От блока питания (не показан) подают электропитание на транзисторный возбудитель 7 и индикатор 15. В локализованной зоне 6 посредством транзисторного возбудителя 7 возбуждаются пьезоэлектрические коле.бания, частота которых соответствует начальному, т.е. нулевому значению массы измеряемого груза. На нагрузочную площадку 4 устанавливают груз, масса которого согласно второму закону Ньютона создает усилие, приложенное к силочувствительному кварцевому резонатору 3

ni-g,

(1)

где F - вектор усилия;

m - масса груза;

g - вектор гравитационного поля

Земли.

г Под действием усилия F в силочув- ствительном кварцевом резонаторе 3 происходит повьппение частоты пьезоэлектрических колебаний прямо iponop- ционально действующему усилию F

&f

Kf - - n-iv

(2)

Q f5 2025 ,Q .35

40

50

55

где

Clf Kf

F

f.

D П отклонение частоты пьезоэлектрических колебаний;

силочастотный коэффициент; вектор усилия; начальное значение частоты пьезоэлектрических колебаний;

геометрический коэффициент (поперечное сечение силочувствительного кварцевого резонатора); номер гармоники; 9 - коэффициент заделки ( 1 - для жесткого соединения).

Электрический сигнал пьезоэлектрических колебаний, прирост частоты которого изменяется прямо пропорционально измеряемой массе, через тран- зисторньй возбудитель подается на индикатор, где индуцируется в единицах массы, поскольку характеристика преобразования массы в электрический сигнал имеет линейный характер.

После выполнения измерения груз снимается с нагрузочной площадки 4, после чего показания индикатора 15

возвращаются к нулевом зиачеи1тю. Устройство готово к измерению.

При взвешивании массы сыпущего материала, транспортируемого,например, на ленточном транспортере, нагрузочная площадка 4 кинематически связыва-- ется посредством, например, шарика, вставляемого в углубление нагрузочной площадки А с весоприемным элементом (не показан). Измерение производится автоматически без вмешательства оператора и фиксируется на индикаторе I 3.

В случае выхода из строя соединения электродов 5 с транзисторным возбудителем 7, например из-за ограниченной механической прочности за счет малой толщины электродов 5 (менее 0,5 мкм) и сравнительно невысокой их адгезии с гранью силочувствительного кварцевого резонатора, с помощью переключателя 8 транзисторного возбудителя 7 соединяется с вторичными элек- тродаьш 1 О.

При переходе на работу с электродов на вторичные электроды 10 исходное значение частоты может несколько уйти от первоначального значения, что легко учитывается в индикаторе 15. Масштабный коэффициент (коэффициент преобразования) при указанном переходе не изменяется. Другие параметры (добротность, эквивалентная емкость, эквивалентная индуктивность, эквивалентная проводимость) также остаются прежними.

После переключения транзисторного возбудителя 7 с электродов 5 на вто- ричные электроды 10 измерение массы груза производится аналогично описанному.

В предлагаемом устройстве обеспечивается также режим работы включенного транзисторного возбудителя 7 на вторичные электроды 10 при исправных

0

s

электродах 5 и их соединений. В этом случае обеспечивается нормальная работа устройства и, кроме того, имеется возможность перестройки начального значения частоты силочувстви- тельного кварцевого резонатора 3 с помощью параметрических корректоров 12, в которых заменяют Номинальные значения входящих в них резонаторов 13 и конденсаторов 14,

Измерение массы груза в этом режиме производится аналогично описанному.

Формула изобретения

0

5

0

0

Устройство для измерения массы, содержащее нагрузочную площадку, кинематически связанную с силочувстви- тельным кварцевым резонатором с нанесенными на него электродами, закрепленными на корпусе посредством кристаплодержателя, и транзисторный 5 возбудитель, выход которого подключен к индикатору, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены два дополнительных электрода, установленных в электродержателях соос- но с электродами кварцевого резонатора с возможностью перемещения вдоль оси, два параметрических корректора в виде RC-цепочек и двухсекционный переключатель, причем один электрод кварцевого резонатора и один дополнитель- ньЕЙ электрод шунтированы RC-цепочкой первого параметрического корректора и подключены через первую секцию переключателя к одному входу транзисторного возбудителя, а другой электрод кварцевого резонатора и другой дополнительный электрод шунтированы RC- цепочкой второго параметрического корректора и подключены через вторую секцию переключателя к другому входу транзисторного возбудителя.

5

Изобретение относится к весоизмерительной технике и предназначено для прецизионного измерения массы груза. Цель изобретения - повышение надежности за счет создания дополнительного измерительного канала. Переключатель 8 устанавливают в положение а, подключая этим транзисторный возбудитель 7 (ТВ) к электродам 5. В локализованной зоне 6 посредством ТВ 7 возбуждаются пьезоэлектрические колебания, частота которых соответствует начальному значению массы измеряемого груза. На нагрузочную площадку 4 устанавливается груз, масса которого создает усилие, приложенное к силочувствительному кварцевому резонатору 3. Электрический сигнал пьезоэлектрических колебаний, прирост частоты которого изменяется прямо пропорционально измеряемой массе, через ТВ 7 подается на индикатор 15, где индицируется в единицах массы. 1 ил.