Цифровые электромагнитные весы Советский патент 1991 года по МПК G01G7/04 

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 показана схема весов; на фиг. 2 -диаграмма величин токов, протекающих в катушках компенсатора.

Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоприемной площадкой 2 для измеряемого груза 3, установленный через опорное устройство 4 на основании 5, снабженный флажком 5 преобразователя некомпенсации 7 и компенсатором 8 с магнитной системой 9, двумя встречно-уравно- вешивающимм катушками 10 и 11 а также третьей катушкой уравновешивания 12, жестко закрепленной вместе с катушками 10 и

11, и тарировочным грузом 13 на чувствительном элементе 1.

Система автоматического уравновешивания 14 содержит широтно-ммпульсный регулятор тока 15, например, интегрирующего типа, подключенный по входу 16 через усилитель 17, например, также интегрирующего типа, к преобразователю некомпенсации 7, а по выходам 18 и 19 через развязывающие усилители 20 и 21 - к встречно-уравновешивающим катушкам 10 и 11, причем выходы 22 и 23 развязывающих усилителей 20 и 21 соединены между собой и подсоединены к концу 24 третьей катушки уравновешивания 12, а выходы 25 и 26 развязывающих усилителей 20 и 21 соединены с концами 27 и 28 астречно-уравновешивающих катушек 10 и

W

«

ы о ел

11. В свою очередь, концы 29 и 30 катушек 10 и 11 соединены с выходами 31 и 32 развязывающих усилителей 20 и 21 и через опорные резисторы 33 и 34 (с сопротивлением RI и Ra) друг с другом, а также подсо- единены через масштабирующий и термокомпенсирующий резисторы 35 и 36 (с сопротивлениями Нз и RT с противоположным температурным коэффициентом а по отношению к температурному коэффициен- ту им катушки 12) к нулевой шине 37 источника напряжения смещения 38 (величиной ± VCM). Одновременно, конец 39 третьей катушки уравновешивания 12 подсоединен к полюсу 40 (например, при выбранном на- правлении намотки, к положительному полюсу, + VCM) источника смещения 38. Кроме того, в системе автоматического уравновешивания 14 имеется ключ 41, подключенный к выходам 18 и 19 широтно-импульсного регулятора тока 15 и установленный между последовательно соединенными генератором счетных импульсов 42, накопительным счетчиком 43 и индикатором 44, например, на 5-6 цифро- вых декад, а также устройство параллельной коррекции 45, например, по первой и второй производной, подключенное по своему входу 46 к усилителю 17, а по своим выходам 47 и 48 ко входам 49 и 50 развязы- вающих усилителей 20 и 21. Входы 51 и 52 последних соединены соответственно с выходами 18 и 19 широтно-импуьсного регулятора тока 15. Кнопка 53 служит для сброса показаний счетчика 43 и индикатора 44 при тарировке нулевой точки весов.

Цифровые электромагнитные весы работают следующим образом.

В исходном положении (в статике) чувствительный элемент 1 вместе с грузопри- емной площадкой 2 и при наложении на последнюю груза 3, равного половине измеряемой нагрузки Рмакс, уравновешивается встречно-направленными одинаковыми электромагнитными силами FI и Fa, образу- емыми действиями равных токов 11 и i (фиг. 1 и фиг. 2), протекающих во встречно-урав- новешивающих катушках 10 и 11, а также электромагнитной силой Fo, образуемой действием тока lo, равного сумме токов Н и 12, 0 h + 2 - canst, протекающего по третьей катушке уравновешивания 12, причем

с - if i - D о. Рмакс

го - Ivolo - го т ,

где Ко - коэффициент силового преобразо- вания компенсатора 8 (по катушке 12);

Ро - вес чувствительного элемента 1 вместе с чашкой 2, катушками 10, 11 и 12 и тэрировочным грузом 13;

Рмакс максимальный вес измеряемого груза 3 на весах.

Дополнительно, начальное уравновешивание чувствительного элемента 1 производится также подбором тарировочного груза 13.

В исходном положении, таким образом, чувствительный элемент 1 находится в равновесии и его отклонение Д Н по флажку 6 равно нулю, Д Н 0. При этом выходной сигнал с преобразователя некомпенсации 7

также равен 0, 0.

р Затем груз 3, равный по весу

снимается с площадки 2, а показания индикатора 44 устанавливаются на 0 за счет сброса информации в счетчике 43 путем нажатия кнопки 53 (Сброс). Весы, таким образом, подготовлены к работе.

При наложении измеряемого груза 3 весом Рх чувствительный элемент 1 перемещается вверх на +Д Н, в том случае, если его

р вес Рх меньше значения , или вниз

на -ДН, в том случае, если его вес Рх больше значения Рм2акс

При этом в преобразователе некомпенсации 7 возникает сигнал Д VBx, поступающий в усилитель 17 и далее на вход 16 широтно-импульсного регулятора тока 15,г который через развязывающие усилители 20 и 21, например, увеличивает ток h в одной из катушек 10 и уменьшает ток 2 в другой катушке 11 до тех пор, пока под действием разности электромагнитных сил FI - F2, создаваемых встречно-уравновешиваю- щими катушками 10 и 11, чувствительный элемент 1 не возвращается в исходное уравновешенное положение:

Px Fi-F2 Ki(li-l2)

где К1 - коэффициент силового преобразо- вания компенсатора 8 (по катушкам 10 и 11).

С выходов 47 и 48 устройства параллельной коррекции 45 в развязывающие усилители 20 и 21 подаются в противоположных фазах сигналы, пропорциональные скорости и ускорению перемещения ± Д Н подвижного чувствительного элемента 1.

Сигналы с выходов 18 и 19 широтно-импульсного регулятора тока 15, поступая в ключ 41 соответственно открывают и закрывают путь прохождения счетных импульсов от генератора счетных импульсов 42, идущих на счетчик 43, который, в свою очередь, передает показания общего числа импульсов на индикатор 44. В результате на индикатор: 44 поступает сумма NЈ счетных

импульсов, пропорциональная разности длительности (по времени) токов И и 2, пропорциональная, в свою очередь, весу Рх измеряемого груза 3:

(Н-12)КзД1 К4Рх, (4)

где Кз и К4 - масштабные коэффициенты.

Наличие масштабирующего и термо- компенсирующего резисторов 35 и 36, последовательно соединенных по току 0 с третьей катушкой уравновешивания 12, позволяет за счет выбора величины противоположных по знакам коэффциентов температурной зависимости сопротивления а. и «м резистора 36 и катушки 12 повысить стабильность фиксации тока lo, создающего начальное силовое уравновешивание чувствительного элемента 1.

Кроме того, использование балансного принципа построения системы силового уравновешивания путем подключения двух встречно-уравновешивающих катушек 10 и 11 в выходные цепи симметричных развязывающих усилителей 20 и 21, а третьей катушки уравновешивания 12 к общей точке .между симметричными выходами 22 и 23 развязывающих усилителей 10 и 11, а через источник смещения 38 к нулевой шине 37 указанного источника и к симметричной точке между опорными резисторами 33 и 34, устраняет влияние нестабильности выходных цепей широтно-импульсного регулятора тока 15.

Одновременно, достигается стабилизация температуры в магнитном зазоре компенсатора 8, так как арифметическая сумма токов h + l2 const обмоток 10 и 11, а также ток 10 const в обмотке 12 есть величины постоянные, а значит количества тепла, выделяемые в указанных обмотках, также есть величины постоянные.

Наконец, наличие двух идентичных катушек 10 и 11 со встречным уравновешиванием по электромагнитным силам FI и F2 позволяет достичь одинакового качества процессов уравновешивания, как при положении измеряемого груза 3, так и при снятии его, т. е. повысить точность работы

компенсатора 8 за счет симметрирования эффектов размагничивания и намагничивания его магнитной системы 9 токами И и 2, Формула изобретения

Цифровые электромагнитные весы, содержащие закрепленный посредством гибких опор к основанию чувствительный элемент с грузоприемной площадкой и преобразователем некомпенсации, выход которого через усилитель подключен к входам узла параллельной коррекции и широтно- импульсного регулятора тока, выходы которого подключены к первым входам первого и второго развязывающих усилителей и к

управляющим входам ключа, посредством которого генератор счетных импульсов подключен к счетчику импульсов, к выходу которого подключен индикатор, вторые входы первого и второго развязывающих

усилителей подключены к выходам узла параллельной коррекции, а первые выходы первого и второго развязывающего усилителей подключены к одним концам закрепленных на чувствительном элементе

первой и второй катушек электромагнитного компенсатора, вторые концы катушек соединены с одними выводами опорных резисторов и третьими входами соответственно первого и второго развязывающих

усилителей, отличающиеся тем, что, с целью повышения точности, в них введены третья катушка электромагнитного компенсатора, источник напряжения смещения, масштабирующий и термокомпенсирующий резисторы, причем третья катушка жестко закреплена на чувствительном элементе совместно с первой и второй катушками и подключена одним концом к одному полюсу источника напряжения

смещения, а другим концом - к вторым выходам первого и второго развязывающих усилителей, масштабирующий и тер- мокомпенсирующийрезисторы

соединены последовательно и подключены к другому полюсу источника напряжения смещения и к другим выводам опорных резисторов.

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения. Под действием груза 3 чувствительный элемент 1 перемещается и преобразователь 7 некомпенсации вырабатывает сигнал, поступающий в усилитель 17 и далее на вход широтно-импульсного регулятора 15 тока, который через развязывающие усилители 20 и 21 увеличивает (уменьшает) ток в катушке 10 и одновременно уменьшает(увелмчивает)ток в катушке 11 до тех пор, пока чувствительный элемент 1 не вернется в исходное положение. Управляющие сигналы широтно-импульсного ре- гуляторав 15 тока, поступая на ключ 41, обеспечивают прохождение счетных импульсов от генератора 42 на счетчик 43 в количестве, пропорциональном времени, когда имеется разность токов в катушках 10 и 11. Третья катушка 12 уравновешивания и масштабирующий и термокомпенсирующий резисторы 35 и 36 обеспечивают стабильную величину тока, создающего начальное силовое уравновешивание. 2 ил.