Устройство уравновешивания весов Советский патент 1992 года по МПК G01G7/04 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для прецизионного измерения веса.

Известны весы с автоматическим уравновешиванием, содержащие коромысло, подвеску с чашкой для груза, датчик перемещения, усилитель, компенсационную катушку и отсчетное устройство.

Известные весы не имеют требуемой точности и быстродействия из-за большой инерционности данного устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровая система автоматической регистрации веса, содержащая компенсационную катушку, датчик перемещения, интегрирующий ши- ротно-импульсный модулятор, подключенный своим выходом к ключу со стабилизатором эталонного тока, блок коррекции, связанный своим входом с выходом

датчика перемещения, усилитель, связанный выходом с входом блока индикации.

Недостатком данной системы является ошибка, связанная с трением покоя и низкой помехоустойчивостью.т.к. дифференцирующий усилитель с линейной амплитудно-частотной характеристикой усиливает высокочастотные шумы датчика и инерционность системы, не позволяет добиться устойчивости при большом коэффициенте усиления.

Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и помехоустойчивости.

Для достижения цели блок коррекции выполнен в виде резонансного усилителя, дополнительный вход которого связан с вторым выходом датчика перемещения, а выход - с первым входом широтно-импульсного модулятора, второй вход которого подключен к выходу усилителя, оба входа которого связаны с соответстСО

с

VI VI

00

ел о

вующими выходами датчика перемещения, при этом ключ подключен к компенсационной катушке.

На чертеже показано предлагаемое устройство уравновешивания весов,

Устройство содержит коромысло 1, датчик перемещения 2, усилитель 3, цепь параллельной коррекции на основе резонансного усилителя 4, блок регистрации веса 5, суммирующий широтно-импуль- сный модулятор б, двухпозиционный ключ 7, стабилизаторы тока 8, уравновешивающую систему - постоянный магнит в компенсационной катушке 9, исследуемый образец 10.

Устройство работает следующим образом. При измерении веса образца 10 коромысло перемещается и сигнал датчика перемещения 2 поступает на усилитель 3 и нацель параллельной коррекции, содержащую резонансный усилитель 4, сигнал с усилителя 3 поступает на блок регистрации 5 и на суммирующий широтно-импульсный модулятор 6, на который поступает сигнал, и с устройства параллельной коррекции 4. Модулятор 6 управляет работой двухпозицион- ного ключа 7, который переключает направление тока со стабилизатора 8. Протекание тока вызывает в устройстве 9 компенсирующее усиление, пропорциональное А г/Т.

С целью повышения точности, быстродействия и помехоустойчивости блок коррекции выполнен в виде резонансного усилителя с передаточной характеристикой:

KQ (о) R2(1 /Ri + (о C/(w2LC - 1)).

Частоту резонанса а) 1/С(Г выбирают так, чтобы собственная частота колебаний весоизмерительной системы находилась на возрастающем участке резонансной кривой. При таком способе коррекции под действием импульсов тока в компенсирующей катушке коромысло весов начинает совершать вынужденные микроколебания около положения равновесия, т.е. весоизмерительная система находится в режиме динамического равновесия. Тем самым исключается погрешность, связанная с наличием трения покоя, снижается инерционность. Достоинством резонансного

усилителя является также фильтрация высокочастотных и низкочастотных помех, что повышает помехоустойчивость системы.

Экспериментальные исследования предлагаемого устройства уравновешивания весов показали, что заявляемое устройство обеспечивает . повышение быстродействия примерно в пять раз, точности измерения в два раза при одинаковом уровне внешних и внутренних помех,

Формула изобретения

Устройство уравновешивания весов, содержащее компенсационную катушку, датчик перемещения, интегрирующий широтно-импульсный модулятор, подключенный выходом к ключу со стабилизатором эталонного тОка, блок коррекции, связанный входом с выходом датчика перемещения, усилитель, связанный выходом с входом блока индикации, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и помехоустойчивости, блок коррекции выполнен в виде резонансного усилителя, дополнительный вход которого связан с вторым выходом датчика

перемещения, а выход - с первым входом широтно-импульсного модулятора, второй вход которого подключен к выходу усилителя, оба входа которого связаны с соответствующими выходами датчика перемещения,

при этом ключ подключен к компенсационной катушке.

Использование: для прецизионного измерения веса. Существо: устройство содержит компенсационную катушку, датчик перемещения, интегрирующий широтноимпульсный модулятор, подключенный своим выходом к ключу со стабилизатором эталонного тока, блок коррекции, связанный своим входом с выходом датчика перемещения, усилитель, связанный выходом с входом блока индикации, при этом блок коррекции выполнен в виде резонансного усилителя, дополнительный вход которого связан с вторым выходом датчика перемещения, а выход - с первым входом широтно- импульсного модулятора, второй вход которого подключен к выходу усилителя, оба входа которого связаны с соответствующими выходами датчика перемещения, при этом ключ подключен к компенсационной катушке. 1 ил.