Весы с электромагнитным уравновешиванием Советский патент 1983 года по МПК G01G7/04 

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

Известны бескоромыслрвые электронные весы, содержащие чувствительный, элемент с чашкой для грузов, упругую подвеску, преобразователь некомпенсации и электрическую схему с магнитоэлектрическим уравновешивающим прё образователем 1.

Эти весы позволяют измерять относительно большие массы грузов, однако наличие упругого подвеса обусловливает статический характер уравновешивания со свойственной ему norpcDiностьЮ чувствительности пряглой цепи и погрешностью дрейфа нуля, а также низкую чувствительность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемым являются весы с электромагнитным уравновешиванием, содержа1дие грузоподъемную чашку, соединенную с чувствительным элементом, имеющим фиксаторы положения и магнитоэлектрический компенсатор с катушкой силовой компенсации, вк.пюченной в схему, содержащую генератор линейно изменяющегося напряжения, ключ с одним выходом и ключ с двумя выхода.ми, генератор импульсов, триггер и счетчик.

Отличительная особенность этих весов состоит в том, что.на их выходе формируется временной параметр в результате двух последовательных измерений, не.зависящий от нестабильностей магнитной индукции 2j.

Недостатком таких весов является несовершенство фиксатора уровня перемещения, вызывающее значительные по10грешности, обусловленные местоположением груза.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет обеспечения инвариантности весов к местоположе15нию грузов.

Поставленная цель достигается тем, что в весы введен дифференциатор, один фиксатор положения чувствительного элемента выполнен в виде контакт20ного датчика из ко.льцевого ножевидного контакта,,смонтированного на чувствительном элементе, и расположенной под ним неподвижной пластины, закрепленной на основании, а другой

25 фиксатор выполнен в виде емкостного датчика перемещения, образованного чувствительным элементом и расположенной над ним неподвижной пластиной, причем генератор импульсов под30ключен к коммутирующему входу ключа с одним выходом, который подключен к коммутирующему входу ключа с двумя выходами, один из которых подключен к счетчику через триггер, а другой непосредственно, при этом управляющий вход ключа с одним выходом соединен с неподвижной пластиной контак 1ного датчика, а управляющий вход клю ча с двумя выходами соединен через дифференциатор с емкостным датчиком. На фиг. 1 показана схема весов, на фиг. 2 и 3 - графики, поясняюс-дие работу весов. Измеряемая масса 1 устанавливается на грузоприемную чашку 2, жестко соединенную с пластиной 3 (чувствительный элемент, несущую кольцевой ножевидный контакт 4, и с катушкой 5 силовой компенсации, расположенной в зазоре магнитной системы с постоян ным магнитом (не показаны, имеющим индукцию В. Чувствительный элемент (подвижная часть; расположен на нижней неподвиж ной контактной пластине 6 и зафиксирован от горизонтальных смещений растяжками 7. Пластина 3 и неподвижно установленная на ней пластина 8 образуют емкостный датчик 9 перемеще ния, подключенный к дифференциатору 10 импульсов, выход которого соедине с входом генератора 11 линейно изменяющегося напряжение и с управляющим входом ключа 12. Выход генератора 11 связ.ан с катушкой 5 силовой компенсации. Генератор 13 импульсов через ключ 12 и через один из выходов ключа 14 соединен с входом счетчика 15, а через другой выход ключа 14 - с триггером 16, выход которого подключен к счетчику 15. Весы работают следующим образом. В начальном положении пластина 3 (чувствительный элемент; опорным кон тактом 4.лежит на пластине б. Нажатием кнопки 17 Измере 1ие дифференц атор 10 запускает генератор 11 и устанавливает ключ 12 в положение (f в момент времени-fco (фиг. 2). Ток в катуиже 5, а с ним и усилие компен сации F-jt линейно нарастают. В общем случае эксцентрично расположенного на чашке 2 груза 1 отрыв контакта 4 от пластины 6 происходит неравномерно (сначала отрываются точки, наиболее удаленные от точки приложения силы тяжести. НезависиМО от местоположения груза 1 перемещение пластины 3 вызывает изменение емкости между пластинами 3- и 8 и сиг нал емкостного датчика 9 перемещения дифференцируется дифференциатором 10 Таким образом, дифференцирукяций импульс соответствует моменту времени Ъх , когда (где X - эксцентриситет; и ключ 14 перебрасывается в полохсение (f . Усилие f ( линейно растет, точка В опирается на пластину 8, и в момент времени .С,фиг. 2), когда F( .Xg- пластина 3 отрывается от пластины б, контакт 4 размыкается и ключ 12 перебрасывается в положение Я На вход счетчика 15 прекращается поступление импульсов счета и генератор 11 отключается. Намеряемый вес Li Ptf-g-p , 2°f f+ . 4- 1 а .1- ,2.), где БО, IO -.магнитная индукция, длина витков, о 1То - скорость нарастания тока, I - - счетная частота. Таким образом, измеряемый вес Ру пропорционален временному параметру ,2 / который легко измеряется подсчетом импульсов частоты {д в течение времени -t-j и частоты- ц/ в течение врег1ени -fc ,г-fc.--fcxi. Таким образом, результат измерения веса Р не зависит ни от величины эксцентриситета х, ни от точКи приложения силы тяжести. Последнее обусловлено круговой симметрией конструкции фиксаторов положения: емкостного и контактного. Инвариантность показаний весов к местоположению груза повышает их точность, позволяет исключить сложный узел подвески в виде параллелограмма сил, требующий сложной настройки и юстировки, что заметно упрощает конструкцию весов и позволяет снизить их стоимость . Формула изобретения Весы с электромагнитным уравновешиванием, содержащие грузоприемную чашку, соединенную с чувствительным элементом, имеющим фиксаторы положения, и Магнитоэлектрический компенсатор с катушкой силовой компенсации, включенной в схему, содержащую генератор линейно изменяющегося напряжения, ключ с одним выходом и ключ с двумя выходами, генератор импульсов, триггер и счетчик, отличающиеся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет обеспечения инвариантности весов к местоположению грузов, в них введен дифференциатор, один фиксатор положения чувствительного элемента выполнен в виде контактного датчика из кольцевого ножевидного контакта, смонтированного на чувствительном элементе, и расположенной под ним неподвижной пластины, зак