Электромагнитные весы Советский патент 1981 года по МПК G01G7/04 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВЕСЫ

Изобретение относится к технике измерения массы, а более конкретно к точным весам с электромагнитным уравновешиванием. Известны электромагнитные весы, содержащие две подвижные катушки, расположенные в зазоре магнитной системы , которые связаны с двумя датчиками перемещения и двумя электрическими системами уравновешивания, причем выходной ток эталонной системы является опорным для измерительной системы уравновешивания Однако указанные весы имеют недо таточную точность. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являются электромагнитные весы, содержащие упруго подвешенный чувствительный элемент с грузоприемной чашкой, свя занный с системой уравновешивания в виде расположенной в поле магнитной системы катушки силовой компенсации подсоединенной через интегратор н коммутатор к источнику тока 2. Однако указанные весы также имею ограничение по точности , обусловле ной погрешностью чувствительности от дрейфа нуля, вызываемого эталонной системой, а также сложны по кон струкции и имеют низкую технологичность из-за наличия второй эталонной катушки с системой ее подвески, второй электрической схемой уравновешивания, датчиком перемещения эталонной катушки и т.д. Цель изобретения - повышение точности путем исключения влияния нестабильности магнитной индукции на результаты измерений. Цель достигается тем, что весы снабжены фиксатором нижнего по оси дейтсвия силы тяжести положения чув-. ствительного элемента и дискриминатором верхнего положения катушки с подключенным к нему формирователем импульса, соответствующего этому положению, и соединенным с коммутатором. На фиг. 1 схематически показаны электромагнитные весы; на фиг. 2 диагрс1мма, поясняющая их работу. Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоприемной чашкой 2 для измеряемого груза 3 с массой , (-4 Ь где р„ - вес груза; q - ускорение силы тяжести, систему 4 упругой подвески, фиксатор 5 верхнего положения чувствительного элемента, закрепленный на магнитопро воде 6. В нижнем положении чувствительный элемент 1 лежит на упорах 7 полюсного наконечника 8 постоянного |МаРнита 9. На чувствительном элементе 1 закреплена измерительная катушк силовой компенсации 10. Источник тока 11 через коммутатор 12 соединен с интегратором 13 тока, который подклю чен к катушке 10 силовой компенсации. Фиксатор 5 верхнего положения электрически соединен с формирователем 14 сигнала положения, выходы 15 которого подключены к управляющим входам 16 коммутатора 12. Вы. ходы 15 формирователя 14 соединены с входом 17 вычислительно-отсчетного устройства 18. Весы работают следующим образом. При отсутствии измеряемого груза 3(тх 0) по начальному (пусковому импульсу, задаваемому оператором в момента времени t. (-фиг. 2) , коМмуТа.тор 12 соединяет источник 11 f ок с ин те гр атором 13, к оторый формирует линейно возрастающий ток Т., поступающий в катушку 10 и, соответственно, электромагнитное усилие Рд - Вр1о1д- (где BO - индукция в зазоре, Lp- длина витков в Катушке Т - постоянная времени интегратора) Трк 1 л (усилие Рд) растет до тех пор, пока электромагнитное усилие не достигнет величины веса Р(катушки 10 вместе с чашкой 2), т.е. Рд PQ , и чувствительный племен не поднимется вверх и не замкнет фиксаторы 5 верхнего положения чувствительного элемента. При этом, формиро ват;ель 14 уровня положения сформиру ет импульс ti, по которому срабатывает интегратор 13 через коммутатор 12, и ток в катушкеЮ устанавливает ся через некоторое время задержки t равное нулю. При этом, эесы подготовлены для установки груза 3. После установки груза 3(mw const) заданием импульса Измерение стабилизатор 11 тока снова соединяется с интегратором 13, который Формирует линейно возрастаюций ток 1л j, и соотвеа9твенно усилие 1л2. растет до тех пор, пока усилие РА4 не превысит силу тяжести РО+Р« г т.е. PA /PO+I . Тогда чувствительный элемент 1, .поднимаясь вверх, замкнет в момент . времени t фиксатор 5, и формирователь 14 разомкнет ключ 12, Обесточив катушку 10. Чувствительный элемент 1 садится на упоры 7. . Таким образом, в первом такте измерения имеем уравновешивающее усилие% PC Bol-olo , а во втором такте utg . РХ 2. о л О о-о Откуда, искомая сила тяжести (вес груза 3) равна (At2. - Atj ) А t. Т.е. результат измерения не зависит ни от магнитной индукции В, ни от постоянной времени С интегратора тока. Интервалы времени д t. и д1, поступают в вычислительно-отсчетное устройство (компьютер) 13, в котором они запоминают и производят операции вычитания t - л и де&.t 2. - At Таким образом, предлагаемые электромагнитные весы позволяют исключить основной источник погрешности от нестабильности магнитной инду{сции, используя в качестве опоры вес Рд самого чувствительного элемента без специальной эталонной катушки. Это существенно упрощает конструкцию электромеханической части весов и повышает стабильностьих работы (исключает погрешность от нестабильности магнитной индукции). Упрощение конструкции наиболее сложной и дорогостоящей электромеханической части весов позволяет заметно снизить их стоимость без потери точности и измерения. Формула изобретения Электромагнитные весы, содержащие упруго подвешенный чувствительный элемент с грузоприемной чашкой, связанный с системой уравновеиййания в виде расположенной в поле магнитной системы катушки силовой компенсации, подсоединенной через интегратор и ксмлмутатор к источнику тока. Отличающиеся тем, что, с целью исключения влияния нестабильности магнитной индукции на результаты измерений, они снабжены Фиксатором нижнего по оси действия силы тяжести положения чувствительного элемента и дискриминатором верхнего положения катушки с подключенным к Heiny формирователем импульса, соответствующего этому положению, и соединенным с коммутатором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 3688854, кл. 177-164, 1972. 2. Патент США 3786883, кл. 177-164, 1974 (прототип).

„ Usi epfHUf. , ffycH

If

M.

It

Л

;ff

Ht