Устройство для измерения расстройки плеч рычага Советский патент 1982 года по МПК G01G21/12 

(5) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ РАССТРОЙКИ ПЛЕЧ РЫЧАГА

I

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерений плеч рычага.

Известно устройство для измерения отношения плеч грузоприемного рычага, содержащее систему для подвески поверяемого неравноплечего рычага, стойку с подушкой, две чашки с серьгами, подвешиваемыми на повёряе--мый рычаг и коромысло. Если отношения плеч поверяемого рычага и коромысла известны, то предварительно рассчитывают, какие грузы надо поместить на гиревую чашку коромысла и на чашку поверяемого рычага. По отношению грузов, подвешенных к поверяемому рычагу и коромыслу, определяют точность отношения плеч. При неравенстве отношения плеч рычага поверяемого прибора подгонка плеч производится путем сошлифовки грузоприемой призмы ГОНедостатками известного устройства являются низкая точность измерения плеч рычага из-за того, что плечи подгоняются не на всем диапазоне нагрузки, а изменение плеч от деформации призм рычага зависит от величины нагрузки и изменяется по случайному закону, а также низкая производительность, вызванная разборкой и сборкой весов или силовоспроизводящих устройств, длительной и сложной подгонкой плеч рычага.

to

Наиболее близким к предлагаемому является.устройство для измерения микроизменений плеч рычага, содержащее измерительный прибор и источник питания, подключенный через

15 резистор к подушке опорной призмы рычага Г23.

Известное устройство не обеспечивает высокую точность измерения,

20 что обусловлено нестабильностью контактной площадки, от размеров которой зависит характер распределения линий тока. 39 Цель изобретения - повышение точ ности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены переманный резистор, два дополнительных постоянных резистора и две шины, вмонтированные в канавки, выполненные в подушке по разные от призмы, причем измерительный прибор через призму включен в диагональ мостовой схемы, два плеча которой о разованы переменным и двумя дополнительными резисторами, а два других плеча - сопротивлениями подушки между шинами и призмой. На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - подушка с шинами и условным контуром ее контакта с призмой. Устройство (фигЛ ) содержит приз му 1, подушку 2, низковольтный источник 3 питания, подключенный к по душке 2 последовательно с ограничительным резистором k и сопротивлениями 5 и 6 переходных контактов подключения к шинам 7 и 8. Сопротивление резистора k много больше, чем сопротивления 5 и 6, с целью уменьшения колебаний тока в призме вследствие неизбежной нестабильности переходных сопротивлений. Подушка 2 имеет канавки с впрессованнь1ми высокопроводщими, например, медными шинани 7 и 8 1 фиг. 1 и 2 ) для обеспечения однородного поля лиНИИ тока. Между айнами 7 и 8 включе ны резисторы: постоянный 9, перемен ный 10 и.постоянный 11, образующие два плеча мостовой схемы, два других плеча сбразованы сопротивлениями у;часткав подушки: одно между шиной 7 и призмой 1; другой единой 8 и призмой 1. 8 измерительную диагональ мостовой схемы включе электрический гндикаторный прибор 1 Призма 1 имеет электрический и механический контакт с подушкой 2, ха paкtepизyeмый площадкой 13. На подушке 2 (,фиг.2) штрихами обозначена прямоугольная площадка И, эквивалентная площадке 13 контакта. Устройство работает следующим образом. При включении источника 3 питания через прибор 12 проходит некоторый ток. Изменяя сопротивление резистора 10, добиваются баланса мостовой схемы. В этом случае токи в резисторах 9 и 11 равны между собой. Токи на участках подушки 2 слева от призмы 1 и справа от призмы 1 также равны между собой. Разность потенциалов между шиной 7 и выбранной точкой контакта при однородном поле линий тока в подушке 2 пропорциональна расстоянию Ц между шиной 7 и данной точкой где j - плотность тока; - удельное сопротивление. В пределах площадки 13 имеет место шунтирование сопротивления подушки 2 сопротивлением прилегающего участка призмы 1, поэтому на данном участке плотность тока меньше, чем вне площадки 13. Тем не менее вдоль сечения площадки 13 имеет место разность потенциалов дО, причем потенциалы двух выбранных крайних точек площадки 13 относительно шины 7 составляют U(/(+ALIf,/iCOOTBeTCTBeHно. Разность потенциалов uUy,,)вызывает появление в призме уравнительных токов, осуществляющих шунтирование, их линии сосредоточены вблизи области контакта, поэтому в удаленных от площадки 13 контакта точках призмы 1, лежащих в вертикальной плоскости симметрии, потенциал по отношению к крайней левой точке площадки 13 составляет 4 u-U. Ан.элогичное усреднение происходит межДу шинами J и 8jлежащими в вертикальных плоскостях параллельно оси рычага. Усредненный потенциал U соотBBTcjTByeTипгтП- - -. о где у-координата в горизонтальной плоскости поперек оси рычага;b - ширина Оодушки. Усредненная разность потенциалов составляет ,()-«,1)И. где j - отличается от j за счет тока ,в шунтирующей .цепи: ai-левая крайняя точка площадки 13; Эл-правая крайняя точка площадки 13, Потенциал в точке призмы, расположенной в центре ее горизонтальной площадки 13 составляет р .tL . .. ii Сд1.а)(,).с|(:$)1ф, где 1tt расстояние от шины 7 ДО центра площадки 13. . Для Un(j: имеем fgjjUHciy-pJ; L - расстояние между шинами 7 Тогда, учитывая что RKJ.-i 4R(j4i где RjQ - изменение сопротивления ле вой части R Q резистора 10 лри повороте движка на определенный угол dL или перемещении на расстоянии А ||е,,Ца, , ИЛИ координата фактической оси отно сительно границы шины 7 , Rg4A«,o , 4ft Левая часть соответствует относи тельному потенциалу середины равновеликого по площади прямоугольника, левая сторона которого, перпендикулярная оси рычага.распожэткена на усредненном по оси значении координаты X - расстояния левой гра ницы площади 13 от шины 7. Таким образом, относительный потенциал и„у( определяет относительную координату середины эквивалентной прямоугольной площадки И,соответствующ фактической оси качания рычага. Так как равновесие мостовой схемы достигается при определенном положении движка переменного резистор «il 10, ТО отсчет координаты изводится по шкале движка переменного резистора 10, независимо от н пряжения питания. 1 Устройство может быть установлено как на грузоподъемных парах призмаподушка, так и на опорной паре. Применение предлагаемого устройства более чем на порядок повысит точность измерения больших м,асс и на два порядка - воспроизведение силы с применением рычажных систем. Измерение микроизменений плеч рычага не потребует сборки и разборки весов или силовоспроизводящих устройств и длительной, сложной подгонки плеч, что позволит повысить производительность во много раз. Предлагаемое устройство позволя-. ет автоматизировать процесс измерения плеч рычага. Для этого достаточно, работая в режиме разбалансированной мостовой схемы, снимать сигнал с измерительного прибора 12 и подавать его на вход системы автоматизации. Наличие выходного электрического сигнала с предлагаемого устройства позволяет измерять изменения плечрычага от воздействия переменных внешних сил, как функцию от времени, и т.д. что расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства. Формула изобретения Устройство для измерения расстройки плеч рычага, содержащее измерительный прибор и источник питания, подключенный через резистор к подушке опорной призмы рычага, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены переменный резистор, два дополнительных постоянных резистора и две шины, вмонтированные в канавки, выполненные в подушке по разные стороны от призмы, причем измерительный прибор через призму включен в диагональ мостовой схемы, два плеча которой образованы переменным и двумя дополнительными резисторами, а два других плеча - сопротивлениями подушки между шинами и призмой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Рудо Н. М., Весы.М., Машгиз, 1957, с. 129-131. 2.Лгейкин Д. И. и др. Датчики контроля и регулирования. М., Машиностроение, 19б5, с. 356 (прототип).

iO

Фиг. 1 5