Устройство для взвешивания Советский патент 1980 года по МПК G01G19/02 

Изобретение относится к измерени массы и может найти применение при взвешивании и учете транспортных средств. Известно устройство для учета ав транспорта, использующее магнитоупругие датчики веса, размещаемые, например, в нижней части и связанны с вторичным прибором 1. Однако это устройство не обладае необходимой высокой нащежностью и точностью измерений, что связано с воздействием на датчики изменений т пературы, влажности воздуха,и остаточных деформаций, изменяющихся со временем. Наиболее близким по технической сущности к предложенному .является устройство для взвешивания, содержа щее датчик, выполненный в виде упру гой оболочки, образующей заполненну воздухом или нейтральным газом герметичную камеру, термоанемометричес кий преобразователь, электроизмерительную схему, блок обработки электрических сигналов, возбудитель динамических изменений давления и управляющий генератор частоты 2, Однако это устройство также не обеспечивает достаточной точности измерения и помехоустойчивость. Цель изобретения - повышение точности измерения к помехоустойчивости , Это достигается тем, что в термоанемометрический преобразователь введены пневматически связанные между собой генератор опорного давления, измерительная и опорная терморезисторные камерыс размещенными в них терморезисторами, электрически соединенными с электроизмерительной схемой, управляемые струйные измерительный и опорный резисторы и дифференциальные измерительный и опорный контуры, связанные соединительными каналамк. Генератор опорного давления выполнен из камеры опорного давления, дифференциального нагнетателя, камеры пневмодиода и канала питания, управляемые струйные измерительный и опорный резисторы выполнены из струйных сопел, ртруйных камер и приемных сопел, а ,цифференциальные измерительный и опорный контуры выполнены из входных, управляющих сопел и глухих камер, в- которых оси входного и управляющих сопел пересечены с осью струйного и приемного сопел в струй ной камере. Предложенное устройство схематически изображено на чертеже. Устройство для взвешивания содержит датли с, выполненный в виде упругой оболочки 1, образующей заполненную воздухом или нейтральным газом герметичную камеру А,- термоанемометрический преобразователь 2, электроизмерительную схему 3, блок 4 обра™ ботки электрических сигналов, управляемый генератор 5 колебаний, возбудитель б динамических изменений давления. Термоанемометрический. преобра зователь 2 предназначен для преобразования скорости изменения давления газа в камере А в электрический сигнал. Блок 4 обработки электрических сигналов выдает сигналы, определяющие массу взвешиваемых объектов. Управляемый генератор 5 колебаний форм рует сигналы постоянной частоты или амплитуды с изменяющимся одним из этих параметров через цепь обратной связи. Возбудитель б формирует динамические изменения давления в камере Л. Термоанемометрический (лреобра- зователь 2 содержит измерительный 7 и о-порный 8 терморезисторы,, электрически соединенные с электроизмерительной схемой 3. В термоанемометрический преобразователь 2 входит генератор 9 опорного давления.Он состоит из дифференциального нагнетателя 10, например, электромагнитного с мембраной или пьеэокерамического. Дифференциальный нагнетатель 10 делит камеру генератора 9 опорного давления на камеру опорного давления В и на камеру пневмодиода 11. Камера опорного давления В предназначена для создания газового потока переменного давления. Газовый поток переменного давления необходим для компенсации в электроизмерительной схеме 3 шумового сигнала, поступающего от термррезистора 7 за счет переменного давления в камере А, создаваемого возбудителем 6, Камера пневмодиода 11 создает газовый поток постоянного давления,предназначенный для создания в исходном состоянии одинакового потока, циркулйрующего по измерительргому и опорному, замкнутому, симметричнор/гу контуру, создавая одинаковые условия ,цля охлаждения разогретых терморезисторов 7 и 8. К камере пневмодиода 11 примыкает канал 12 питания. Канал 12 питания выполнен в виде разветвителя и оканчивается струйными измерительным 13 и опорным 14 соплами. Струйное измерительное сопло 13переходит в термоанеморезисторную камеру 15. Струйное опорное сопло 14переходит в термоанеморезисторную камеру 16, В термоанеморезисторных камерах 15, 16 располагаются терморезисторы 7, 8. К камерам 15, 16 приьфлкают соответственно струйные сопла 17, 18, последние переходят 8 струйные измерительную 19 и опорную 20 камеры. К струйным камерам 19, 20 примыкают приемные сопла 21, 22. Струйные камеры 19, 20, струйные 17, 18 и приемные 21, 22 сопла конструктивно представляют yпpaвляe вJe струйные измерительный и опорный резисторы, соответственно. Оси струйных сопел 17, 18 с осями приемных сопел 21, 22. Управляе(ые струйные измерительный и опорный резисторы предназначены дпя формирования пневматического сигнгша рассогласования, который с помощью терморезисторов 7 и 8 преобразуется в электрический сигнал. Струйная измерительная камера 19 через входное сопло 23 переходит в глухую изме-рительную камеру 24. Входное 23 и управляющее 25 сопла с глухой измерительной камерой 24 представляют дифференциал.ьный измерительный контур, предназначенный для дифференцирования измерительного сигнала и управления струйным измерительным резистором. Ось входного сопла совмещается с осью управляющего сопла. Струйная опорная камера 20 через входное сопло 26 переходит в глухую опорную камеру 27. Входное сопло 26 и управляющее сопло 28 с глухой опорной кам.эрой 27 предстлвляют дифференциальный опорный контур, предназначенный дпя дифференцирования опорного сигнала и управления струйным опорным резистором. Приемное сопло 21 кансшом 29 соединяется с одним входом подсасывания камеры пневмодиода 11. Приемное сопло 22 канала 30 соединяется с другим входом подсасывания камеры пневмодиода 11. С помощью каналов 29 и 30 образуются замкнутые, симметричные контуры расхода газа. Струйная измерительная камера 19 через управляющее сопло 25 и канал 31 соединяется с герметичной камерой А для подачи измеряемого сигнала в виде переменного давления газа. Струйная опорная камера 20 через управляющее сопло 28 и канал 32 соединяется с выходом переменного давления генератора опорного давления для подачи опорного сигнала в виде переменного давления таза. Ось управляющей струи, вытекающей из сопел 25, 28, пересекается с осью питающей струи, вытекающей из сопел 17, 18. Работа устройства осуществляется следующим.образом. В исходном состоянии, когда транспортное средство отсутствует, сила F, воздействующая на поверхность упругой оболочки 1, равна нулю. В камере А газ находится с начальным давлением Рд. Динамические изменения давле ния, создаваемые возбудителем 6 под воздействием управляющего гек-арато- ра 5 колебания через герметичную камеру А воздействуют на термоанемэметрический преобразователь 2. За счёт опорного источника давления, создаваемого дифференциальным нагне тателем 10, термоанемометрический преобразователь 2 уравновешивается, на выходе блока 4 обработки сигналов устанавливается нулевой сигнал, При взвешивании объекта надрузка F воздействует на упругую оболочку датчика 1. Поверхность ее деформируется и находится в прогнутом состоянии до тех пор, пока на ней находится взвешиваемый объект. При этом внутри герметичной камеры А увеличивается давление РА t а объем камеры уменьшается. Давление внутри камеры А становится равным Рд +лРд, что приводит к изменению расхода газа через струйное сопротивление R 23/25 за счет изменения динамического давления, создаваемого возбудителем 6 внутри герметичной камеры А. Это в свою очередь вы ывает отклонение питающей струи из сопла 17 под действием управляющей струи из сопла 25, в то время как величина расхода газа остается постоянной. При отклонении питающей струи увеличивается величина управляемого струйного сопротивления R 17/21, а отсюда Rf R 17/21,где R,пневматическое сопротивление термоанеморезисторной камеры 15 с срплом 13; R 17/21 - управляемое струйное сопротивление, образованно соплами 17,21, Увеличение R| приводит к уменьшзниго расхода газа через термоанеморезисторную камеру 15 на некотору величину AG, в то время как величина расхода газа через управляемое струйное сопротивление R 18/22 и опорную термоанеморезисторную камеру 16 остается постоянной. Это вызывает изменение условий для охлаждения терморезистора 7. При этом равенство .сопротивлений терморезисторов 7, 8 нарушается. За счет разницы сопротивлений терморезисторов 7, 8 на вход электроизмерительной схемы 3 поступает сигнал разбаланса где он выделяется. С выхода измерительной схемы 3 сигнсш разбаланса поступает на вход блока 4 обработки электрических сигналов , а далее на управляемый генератор 5 и возбудитель 6 динамических изменений давления. Под действием сигната разбаланса изменяется один из параметров возбудителя 5 (частота или амплитуда колебаний) , так что создается условие равенства измерительного и опорного сигналов и устройство уравновешивается. Сигнал разбаланса на выходе блока обработки электрических сигналов является линейной функцией силы F. Формула изобретения Устройство для взвешивания, содержащее датчик, выполненный в виде упругой оболочки, образующей заполненную воздухом или нейтральным газом герметичную камеру, термоанемометрический преобразователь, электроизмерительную схему, блок обработки электрических сигналов, возбудитель динамических изменений давления и управляющий генератор частоты, отличающееся тем, что, с целью помехоустойчивости и повьаиеиия точности, в термоанемометрический преобразователь введены пневматически соединенные между собой генератор опорного давления, измерительная и опорная терморезисторные камеры с размещенными в них терморезисторами, электрически соединенными с электроизмерительной схемой, управляемые струйные измерительный и опорный резисторы и дифференциальные измерительный и опорный контуры, связанные соед11нительными каналами, причем генератор опорного давления выполнен из камеры опорного давления, дифференциального нагнетателя, камеры пневмодиода и канала питания, управляемые струйные измерительный и опорный резисторы выполнены из струйных сопел, струйных камер и приемных сопел, а диффереициальные измерительный и опорный контуры выполнены из входных, управляющих сопел и глухих камер, в которых оси входного и управляющих сопел пересечены с осью струйного и приемного сопел в струйной камере. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W 207739, кл. G 01 G 19/12, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке. 2384030/18-10, кл. G 01 G 19/02,1976 (прототип).