Электронные весы Советский патент 1990 года по МПК G01G7/04 

Изобретение относится к автоматической весоизмерительной .технике, в которой уравновешивание весов достигается с помощью электромагнитных устройств - обратных преобразователей электрического сигнала в перемещение коромысла.

Целью изобретения является повыение точности электронных весов. fg

На фиг.1 изображена схема электронных весов; на фиг,2 - схема маг- нитопровода.

Весы (фиг.1) содержат коромысло 1, которое подвешено на токоподводя- 5 щнх растяжках 2 и снабжено подвесками 3, На коромысле 1 закреплена токовая катушка 4, помещенная в рабочих зазорах 5 между, постоянным магнитом 6 и V-образным магнитопроводом, состоя- 20 щим (фиг.2) из боковых вертикальных стенок 7 и нижней горизонтальной части 8, между которыми имеются дополнительные зазоры 9 и 1C. Параллельно нижней части 8 магнитопровода между вертикальными его стенками 7 жестко закреплен стержень 11 из немагнитного материала с температурным коэффициентом линейного расширения, близким к нулю, например из ситала или 30 кварца.

Преобразователь 12 отклонения коромысла установлен вблизи токовой катушки 4 и электрически связан с регистрирующим устройством 13, выход 35 которого подключен к токовой катушке 4.

Электронные весы работают следую- Тцим образом.

40

При нагружении подвесок 3 и отклонении от положения равновесия коро-- мысла 1 преобразователь 12 отклонения вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный измеряемой 45 массе, который преобразуется в постоянный ток и через регистрирующее электронное устройство 13 поступает в токовую катушку 4, находящуюся в магнитном поле, создаваемом постоян- §0 ным магнитом 6, в результате чего возникает крутящий момент, возвращающий коромысло 1 в положение равновесия. Значение крутящего,момента М пропорционально току обратной связи гс 1 и магнитной индукции в зазорах В:

М , (1) где к - коэффициент пропорциональности.

Таким образом значение тока I оказывается пропорционально измеряемой массе при условии постоянства магнитной индукции в зазоре, Б то же время известно, что намаг ничешюсть постоянного магнита, а следовательно, магнитная индукция в зазоре уменьшается с увеличением температуры, в пределах от до град-4 и больше, что приводит к появлению дополнительной температурной погрешности.

В предлагаемых электронных весах при изменении температуры изменение магнитной индукции в зазорах вследствие уменьшения намагниченности постоянного магнита 6 компенсируется за счет уменьшения суммарной длины зазоров из-за линейного температурного расширения постоянного магнита и горизонтальных частей V-образного магнитопровода.,

Анализируя линейное расширение Отдельных частей магнитопровода (фиг.2), можно сказать, что с увеличением температуры металлические части магнитопровода, имеющие размеры а, а, , аг, Ь1 и температурный коэффициент линейного расширения ре, удлиняются, в то время как длина Ь немагнитного стержня I I, имеющего температурный коэффициент линейного расширения, близкий к нулю, остается постоянной, вследствие чего длины зазоров уменьшаются. Уменьшение длины воздушных зазоров магиптопровода приводит к увеличению магнитного потока, в результате чего повышается магнитная индукция в рабочих зазорах 5. А так как при увеличении температуры намагниченность магнита падает, то в предлагаемой конструкции происходит компенсация температурного изменения индукции. Полная компенсация температурного изменения индукции осуществляется, если выполняется условие

Д t -

Т1„

(2) J

1э

где /Зд, - температурный коэффициент намагниченности; At - изменение температуры; 513 - суммарная длина зазоров 5, 9 и 10 магнитопровода;

й( Sl3) изменение длин зазоров 5, 9 и 10 при изменении температуры на величину -dt,

Аи1

ГДЕ а

Ре

В этом случае дополнительная температурная погрешность стремится к нулю.

Для магнитной системы предлагаемы весов условие (2) можно выразить через температурные коэффициенты линейного расширения и относительные размеры частей магнитопровода (фиг,2 а + а ( + a j + bi

, a1t аг, Ь1 - длины частей

магнитопровода параллельных немагнитному стержню 11,

Из полученного выражения (3) в соответствии с фиг.2 получают зависимость, при которой температурное изменение индукции в рабочем зазоре магнитопровода равно нулю. Ill е 2 Р г Ь

где. b - длина немагнитного стержня 11 с температурным коэффициентом линейного расширения, близким к нулю. Использование описанных конструктивных отличий позволяет, пе исключая возможности применения термисто- .ров и различных схем температурной койпенсации, добиться дополнительного снижения температурной погрешности электронных весов за счет повышения температурной стабильности не(3)

х)

,

Ю

15

20

25

посредственно самого коэффициента преобразования обратного преобразователя.

Формула изобретения

Электронные весы, содержащие коромысло с подвесками, преобразователь отклонения коромысла от положения равновесия, регистрирующий электронный блок и обратный преобразователь, включающий постоянный магнит, V-образный магнитопровод, при этом магнит расположен с зазорами между боковыми частями V-образного магнитопровода, прямоугольную токовую катуш- ку, расположенную в зазорах, о т л .и - чающиеся тем, что, с целью повышения точности за счет снижения температурной погрешности, они снаб- жены немагнитным стержнем из материала с температурным коэффициентом лил --

/V

нейкого расширения

О ----, град

V-образном магнитопроводе выполнены дополнительные зазоры между его боковыми частями и основанием, немагнитный стержень жестко закреплен между боковыми частями V-образного магнито- провода, при этом отношение суммы длин всех зазоров магнитопровода к длине магнитного стержня равно удвоенному отношению температурных коэффициентов намагниченности магнита и линейного расширения магнитопровода.

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к электронным весам с электромагнитной системой уравновешивания, и позволяет повысить точность измерения. Весы содержат коромысло 1, которое подвешено на токоподводящих растяжках 2 и снабжено подвесками 3, токовую катушку 4, помещенную в рабочих зазорах 5 между постоянным магнитом 6 и V - образным магнитопроводом 7 с горизонтальной частью 8, преобразователь отклонения 12, стержень 11 из немагнитного материала с температурным коэффициентом линейного расширения близким к нулю, и электронное устройство 13. Весы работают следующим образом. При нагружении подвесок 3 коромысло 1 отклоняется от положения равновесия, преобразователь отклонения 12 вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный измеряемой массе, который преобразуется в постоянный ток и через электронное устройство 13 поступает в токовую катушку 4, находящуюся в магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом 6, в результате чего возникает крутящий момент, возвращающий коромысло 1 в положение равновесия. При изменении температуры изменение магнитной индукции в зазорах 5 вследствие уменьшения намагниченности постоянного магнита 6 компенсируется за счет уменьшения суммарной длины зазоров 5, 9, 10 вследствие линейного температурного расширения постоянного магнита и горизонтальных частей V - образного магнита 7. 2 ил.

Составитель В.Величко Редактор Н.Бобкова Техред д.Олийнык Корректор в.Кабаций

Заказ 1215

Тираж 418

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Подписное