Магнитоэлектрический динамометр Советский патент 1980 года по МПК G01L1/08 

1

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и может найти широкое применение для точных измерений, усилий, а также массы, плотности, веса различных тел в широком диапазоне.

ИзвестньШ магнитоэлектрический динамометр с силовой компенсацией, содержащий магнитоэлектрический преобразователь с подвижной компенсационной катушкой на упругом подвесе, преобразователь некомпенсации и усилитель с демодулятором, не обеспечивает требуемой точности измерения усилий 1.

Наиболее близким по технической сущ- ности к данному изобретению является могнитоэлектрический динамометр, содержащий магнитоэлектрический преобразова тель с подвижной катушкой силовой ком. пенсации, установленной на карвасе, и неподвижным магнитопроводом, жесткий и податливый упругий подвес, первый и второй датчики перемещения и блок широтно-импульсной модуляции .

К недостаткам такого динамометра относится ограниченный предел измерения в области малых усилий.

Цель изобретения заключается в расширении предела измерения в области малых усилий. .

Цель достигается за счет того, что в предлагаемый динамометр введен упор с контактами, соединенными с широтно-импульсной модуляции, а подвижная катушка силовснЗ компенсации выполз нена из двух обмоток с различ;1ым числом витков и соединенных с блоком широтно-импульсной модуляции,причем каркас соединен с одним концом жесткого подвеса, другой конец которого соединен с подвижной пластиной первого датчика перемещений, а подвижная пластина соединена с одним концом податливого упругого подвеса, другой ксжец котсфого соединен с неподвижным магнитопроводом, в центре KOTqjoro установлен упор с ковтактами. 37 Схематически конструкция предлагаемого магнитоэлектрического динамометр тфедставлена на чертеже. Магнитоэлектрический динамометр со держит магнитоэлектрический преобразователь 1 с постоянным магнитом 2 и неподвижным магнитопроводом 3. В зазоре на каркасе 4 расположены две обмотки 5 и 6, составляющие подвижную катушку 7 силовой компенсации соответственно с малым и большим числом вит ков. Подвижной каркас 4 с помощью жесткого подвеса 8 соединен с подвижно пластиной 9, которая через податливый упругий подвес 10 закреплена с неподвижным магнитопроводом. На неподвижном магнитопроводе на стойках 11 закреплена неподвижная пластина 12, образующая с подвижной пластиной 9 первый емкостный датчик перемещения 13 пластины 9. На подвижной пластине 9 на стойках 14 установлена пластина 15 образующая с. днищем каркаса 4 второй емкостный датчик перемещения 16 каркаса 4. В центре неподвижного магнитопровода по оси чувствительности X установлен упор 17 с контактами 18. При Ъоздействии малых измеряемых усилий FX перемещение каркаса 4 обусловлено в основном малой жесткостью упругого подвеса Ю, т.е. в первом приб лижении можно считать, что перемещение пластин 9,15 равны, т.е. дб. Д(5, Это смещение осуществляется за счет неравновесия uFy компенсационное усилие, и преобразуется первым и вторым датчиками перемещения 13 и 16, KOTqjbie питаются от генератора 19 напряжением U несущейчастоты J ( , в напряжения ли/ и А и 21 «До тех пор пока контакты 18 не замкнуты, выходное управляющее нацряжение U у формирователя 20 удер живает ключ 21 в разомкнутом состоя НИИ, а ключ 2 2 в замкнутом и на вход усилителя-вьтрямителя 23 подается только напряжение д Ц с первого емкостного дат чика перемещения 13. Напряжение uU усиливается, преобразуется в постоянное (ц И подается на вход преобразователя 24 напряжения во временной параметр , где TO - период широтно-импул ной модуляции, t. - время. Импульсное напряжение с относительн длительностью ty( /То подается на модуля тор 25, коммутирующий ток IQ стабили затора 26 в обмотку 5 через замкнутый напряжением Uy ключ 27. Ток 1ц, в обмотк§ 5 с числом витков W;( и длиной 12 витка i создает уравновешивающее уси- лне Fy, г 1 i W,В,, 1 1, , магнитная индукция в зазоре. При номинальной длительности, соот- ветствующей усилию на входе FX . величина неравновесия йТ вызывает максимальное церемещение c tv пластины 9, которая садится на упор 17 и контакты 18 замыкаются. При этом выходное напряжение формирователя U у, размыкает ключи 22 и 27 и замыкает ключи 21 и 28. При увеличении входных усилий Х X-l сжимается теперь только жесткий подвес 8, вызывая перемещение Л (5г обусловленное величиной неравновесия AFjf. Теперь на вход усилителя подается через замкнутый ключ 21 выходное нацряжение U U; второго емкостного датчика перемещения 16, которое преобразуется в относительный временной интервал t /То и ток 1 через ключ 28 цостуцает в обмотку 6 с числом витков W , при этом жесткость подбирается обратно-процорциональной числу витков, отношение которых, в свою очередь, равно расширению предела измерения, при этом коэффициенты преобразования по обоим каналам сохраняется одинаковыми. Электромагнитное усилие Ц /IQ уравновешивает измеряемое усилие с точностью до величины неравновесия д FX,. Блок широтно-импульсной модуляции 29 образован генератором 19, формирователем 20, ключами 21, 22, 27, 28, усилителем-выпрямителем 23, преобразователем напряжения 24, модулятором 25 и стабилизатором 26. Независимо от предела измерения магнитоэлектрический динамометр работает в оптимальном режиме минимальных погрещцостей. Выходной относительный временной интервал Vln также оптимален и одинаков для обоих пределов измерения. Малая жесткость податливого упругого подвеса, работающего на малом, пределе измерения, позволяет значительно снизить погрешность нуля, обусловленную временным и температурным смещением пластин первого емкостного датчика перемещения. Таким образом, предлагаемый динамо метр позволяет снизить нижний предел измерешш усилий. Обеспечение измерекия усилий в щироком диапазоне их изменения с автоматическим переходом от одного комценсационного режима к другому без переключения входного усилия существенно снижает эксплуатационнь1е затраты на проведение экснеримента (измерений). Таким образом, динамометр эквивалекргно решает задачу измерения усилия двумя преобразователями с силовой компенсацией. Формула изобретения Магнитоэлектрический динамометр, содержащий магнитоэлектрический преобразователь с подвижной катушкой силовой компенсации, установленной на каркасе, и неподвижным магнитопровод жесткий и податливый упругий подвес, первый и второй датчики перемещения с подвижными пластинами и блок широт но-импульсной модуляции, отличающийся тем, что, с целью р ширения предела измерения в области малых усилий, в него введен упор с ко 2 тактами, соединенными с блоком широтно-импульсной модуляции, а подвижная катущка силовой компенсации вьшолнена из двух обмоток с различным числом витков и соединенных с блоком широтно- импульсной модуляции, причем каркас схоединен с одним концом жесткого подвеса, другой конец которого соединен с подвижной пластиной первого датчика перемещений, а подвижная пластина соединена с одним концом податливого упругого подвеса, другой конец которого соединен с неподвижным магнитопроводом, в цеагре которого установлен упор с кокгактаИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N9 28434О, кл. Q 01U 1/О8, 1953. 2. .Авторское свидетельство СССР № 473911, кл. Q OIL 1/О8, 1975 (прототип). S6 6i i2