Электромагнитные весы Советский патент 1990 года по МПК G01G7/04 

Изобретение относится к технике измерения масс, а именно к точным электромагнитным весам с силовой компенсацией.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг.1 схематически представлена конструкция весов; на фиг.2 -электрическая схема уравновешивания; на фиг.З - схема упругого подвеса опорного элемента валов.

В электромагнитных весах груз весов Дх устанавливается на грузоприемную чашку 1, которая с помощью четырех стоек 2 упругой параллелограммной подвески жестко соединена с катушкой 3 силовой компенсации, расположенной в зазоре магнитной системы, состоящей из постоянного магнита 4, магнитопровода 5 и сердечника 6. Катушка 3 через две стойки 2 и пластины 7 с

тонкими перемычками на концах, образующими параллелограммный механизм, соединена с неподвижной стойкой 8 в корпусе 9 весов. В нижней части магнитной системы жестко на магнитопроводе установлена кварцевая пластина 10 с подвижным внутренним кольцом 11, соединенным с неподвижным наружным кольцом пластины с помощью дугообразных стержней 12. На одном конце стержней 12 выполнен упругий шарнир 13, на другом-торсион 14. На кольце 11 на стороне, обращенной к зазору, выполнена обмотка 15 силовой компенсации. На противоположной стороне кольца нанесен подвижный электрод 16 емкостного датчика перемещения. С наружным кольцом пластины 11 жестко и соосно соединена кварцевая пластина 17, с внутренней сторосл о

VI

сл

00

о

ны которой выполнен неподвижный электрод 18. Электроды 16 и 18 подключены к входу и выходу операционного усилителя 19, к выходу которого подключена также обмотка 15 силовой компенсации.

Работа весов осуществляется следующим образом.

Предлагаемые весы содержат две системы: силового импульсного уравновешивания измеряемого веса Ри и уравновешивания веса РО опорного элемента (фиг.2). Выходной ток 1x0 опорной системы, служит задающим током импульсного делителя тока, Измеряемый вес РХ уравновешивается усилием FK магнитоэлектрического компенсатора, и неравновесие А РХ РХ -Pk вызывает перемещение ДХ подвижной части 1 весов, которое преобразуется в электрический сигнал AUx, а последний импульсным преобразователем 4 преобразуется во временной параметр tx/To, который управляет импульсным делителем 5 тока , выходной ток 1х которого поступает в катушку 3 магнитоэлектрического компенсатора.

Опорный вес РО подвижного кольца 11 (фиг.1) уравновешивается усилием Рк Во Lo Ixoi создаваемым током 1хо в обмотке 15 силовой компенсации с активной длиной витков LO, расположенной на краю зазора с индукцией В о. Неравновесие АРо вызывает перемещение Аб кольца 11 за счет изгиба стержней 12. Перемещение Аб преобразуется гиперболической схемой

С

19 активного емкостного делителя - с

Сх

операционнымусилителем в выходной ток 1хо.

Таким образом,

PX L Ixo-tx/To, где BO - индукция в зазоре;

L-длина витков катушки 3;

D

Хо

Вг

Тогда

J.Jn..p . Во LO ° То

- т РО Kb KL РО -,

То

ВI

где KB , KL - - постоянные коэфВо LO

фициенты,

и результат измерения веса не зависит от магнитной индукции в зазоре.

Реальное значение опорного веса РО кольца 11 при наружном диаметре кольца D 70 мм л толщине пластины 0,33 мм равно 15 мН. Смещение кольца 11 определяется жесткостью См его упругого подвеса - рех дугообразных стержней 12. Так как задающей опорной величиной является не только масса кольца, но упругая составляющая подвеса, fo Або См, где А(5о - номинальное смещение кольца. Чем меньше См, тем меньше погрешность задания опорной меры РО РО + fo при заданном смеще- нии..

Для обеспечения малой жесткости подвеска выполнена из изгибных элементов (дугообразных стержней). Подвижные концы стержней в предлагаемой конструкции весов связаны с жестким кольцом.опорного

элемента весом. Однако благодаря связи через торсион концевое сечение стержня имеет возможность поворота относительно плоскости кольца, т.е. практически конец стержня, как и у консоли, свободен.

Смещение свободного конца стержня

определяется углом поворота концевого сечения утонченной перемычки в заделке стержня (фиг.З), т.е. А(3. L 0, где L - расстояние от перемычки до свободного

конца (торсиона) стержня.

Угол поворота 0с достаточной точностью выражается

о РО Е L

где Е-длина перемычки;

Е - модуль упругости кварца;

35

b -h 1 L

момент сечения перемычки.

Формула изобретения

0

0

5

Электромагнитные весы, содержащие основание, магнитную систему с катушкой силовой компенсации, расположенной на упругой параллелограммной подвеске, связанной с грузоприемной чашкой весов, емкостный датчик перемещения, электроды которого подключены к электрической схеме уравновешивания, и опорный элемент весов с обмоткой силовой компенсации, о т- личающиеся тем, что, с целью повышения точности, опорный элемент весов выполнен в виде двух концентричных колец, первое из которых связано с основанием, а второе выполнено внутри первого с возможностью осевого перемещения, при этом кольца соединены между собой с помощью дугообразных стержней и с торсионами на одних концах, скрепленных с вторым кольцом, и упругими шарнирами на других концах, скрепленных с первым кольцом, причем продольная ось торсиона расположена по направлению радиуса второго кольца, а один из электродов емкостного

датчика перемещения выполнен на поверхности второго кольца.

Изобретение относится к технике измерения масс, а именно к точным электромагнитным весам с силовой компенсацией. Цель изобретения - повышение точности. Предлагаемые весы содержат две системы: силового импульсного уравновешивания измеряемого веса P_и и уравновешивания веса P_о опорного элемента. Выходной ток J_Xо опорной системы служит задающим током импульсного делителя тока. Измеряемый вес P_X уравновешивается усилием F_к магнитоэлектрического компенсатора, и неравновесие ΔР_X=P_X-F_к вызывает перемещение ΔХ подвижной части весов, которое преобразуется в электрический сигнал ΔU_X, который импульсным преобразователем преобразуется во временной параметр T_X/T, который управляет импульсным делителем тока, выходной ток которого J_X поступает в катушку магнитоэлектрического компенсатора. Опорный вес P_O подвижного кольца уравновешивается усилием P_к, создаваемым током J_XO в обмотке силовой компенсации. Неравновесие ΔР_о вызывает перемещение Δδ кольца за счет изгиба стержней. 3 ил.

Фиг.1

Фиг.2

Перемы1 на

Фи.З

Торсион / ольца