Устройство для измерения усилий

(191 О 1) 1511 С 01 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН У С 8 ЕТЕЛ АВТОРС тельство ССС1/ 12, 1976 ительнои и подклюителю, выом обрати го значеУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(46) 07;05.84. Бюл. В 17 (72) А.М. Трубняков и Б.Я. Фукс (71) Запорожский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института "Цветметавтоматика"(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ, содержащее магнитоанизотропный датчик с намагничивающей, выходнои и дополнительнои обмотками, истоник питания, выполненный в виде стабилизатора пикового значения ЭДС,и измерительную схему, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено термозависимым делителем, а выходная и дополнительная обмотки выполнены каждая из двух одинаковых секций, размещенных в одних и тех же отверстияхмагнитопровода, при этом секции выходной обмотки включены между собой встречно, а секции допол обмотки включены согласи чены к термозависимому д ход которого связан с вх связи стабилизатора пико ния ЭДС,Изобретение относится к силоиэмерительной технике и может быть использовано для измерения усилий иливеса.Известны устройства для измеренияусилий, содержащие магнитоупругийдатчик, в котором для компенсациитемпературной погрешности используются термозависимые резисторы, включаемые в цепи питания или выходные 1 Оцепи датчиков Г 1 1.Однако такие устройства обладаютневысокой точностью измерения усилийв условиях колебаний напряжения питания, 51 Наиболее близким по техническойсущности является устройство, содержащее магнитоупругий преобразовательс намагничивающей, выходной и дополнительной обмотками, источника питания в виде стабилизатора пиковогозначения ЭДС дополнительной обмоткии измерительной схемы в виде вольт 1 метра пикового значения ЭДС выходнойобмотки 2 3. 25В известном устройстве повьппениеточности измерения достигается путемстабилизации пикового значения ЭДСдополнительной обмотки, уложеннойидентично намагничивающей обмотке, 30что обеспечивает стабилизацию скорости изменения магнитного потока,наводимого намагничивающей обмоткойи ответвляющегося в выходную обмотку.Поскольку величина пикового значения З 5ЭДС выходной обмотки не зависит отформы кривой, а определяется скоростью изменения магнитного потокаи величиной приложенного усилия, тоизмеренное вольтметром пикового значения величина будет достаточно точно соответствовать приложенному уси"лию,Однако в известном устройстве стабилизируется только та часть маг- нитного потока, которая охватывает дополнительную обмотку, лежащую идентично намагничивающей. При наличии дестабилизирующих факторов (изменение температуры, старение ма"50 териала магнитопровода и т.д.) величина части магнитного потока, ответвляющегося в выходную обмотку, будет изменяться в связи с изменением магнитных сопротивлений цепей магнитопровода, т.е. будет меняться коэффициент передачи от намагничивающей обмотки к выходной обмотке. Кроме того, с изменением температуры изменяется относительная магнитоупругая чувствительность материала магнитопровода. Все эти факторыприводят к увеличению погрешностиизмерения.Целью изобретения является повышение точности измерения усилия.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для измеренияусилий, содержащем магнитоаниэотропный датчик с намагничивающей, выходной и дополнительной обмотками, источник питания, выполненный в видестабилизатора пикового значения ЭДС,и измерительную схему, снабженотермозависимым делителем, а выходная и дополнительная обмотки выполнены каждая из двух одинаковых секций,размещенных в одних и тех же отверстиях магнитопровода, при этом секции выходнои обмотки включены междусобой встречно, а секции дополнительной обмотки включены согласно и подключены к термозависимому делителю,выход которого связан со входомобратной связи стабилизатора пикового значения ЭДС.На чертеже представлено устройстводля измерения веса компонентов шихтыпри выплавке кремния.Устройство для измерения весасостоит из магнитоанизотропного датчика 1, включающего магнитопровод 2,работающей на изгиб, первую 3 и вторую 4 секции выходной обмотки,первую 5 и вторую 6 секции дополнительной обмотки, термозависимый делитель 7 и намагничивающую обмотку8- измерительной схемы в виде вольтметра 9 пикового значения ЭДС и источника питания в виде стабилизатора10 пикового значения ЭДС. Намагничивающая обмотка имеет 40 витков.Каждая секция выходной и дополнительной обмотки имеет по 50 витков.Плоскость намагничивающей обмотки8, размещенной в отверстиях магнитопровода 2, расположена под углом90 к плоскости лежащих в одних итех же отверстиях магнитопроводавыходной и дополнительной обмоток.Секция 3 выходной обмотки и секция5 дополнительной обмотки размещеныв одних и тех же отверстиях зонырастяжения, а секция 4 выходной обмотки и секция 6 дополнительнойобмотки размещены в одних и тех жеотверстиях зоны сжатия, Секции 3 и10910 35 34 соединены встречно (по фазе), а секции 5 и 6 соединены согласно.К общему выходу секций 3 и 4 подключен пиковый вольтметр 9, а к общему выходу секций 5 и 6 подключен 5 термоэависимый делитель 7, состоящий иэ двух терморезисторов с равными по величине, но противоположными по знаку температурными коэффициентами сопротивления. Выход делителя 7 под ключен ко входу обратной связи стабилизатора 10 пикового значения. Выход стабилизатора 10 подключен к намагничивающей обмотке 8.Устройство работает следующим 15 образом.Напряжение питания переменного тока с выхода стабилизатора 10 подается на обмотку намагничивания 8 датчика 1 силы и создает в магнито проводе 2 магнитный поток. В исходном состоянии, несмотря на взаимно перпендикулярное расположение обмоток 8 и 3 - 5, в связи с начальной анизотропией материала магнитопро вода, в секциях выходной и дополнительной обмоток наводится некоторая величина ЭДС. При равенстве витков всех секций пиковые значения этих ЭДС равны между собой. При приложе- зо нии усилия величиной до 100 кгс к датчику 1 в результате перераспределения магнитных сопротивлений цепей магнитопровода иэ-за изменения относительной магнитной проницаемости материала под действием механических напряжений в каждой секции обмоток наводится дополнительная ЭДС, которые при равенстве коэффициентов преобразования также равны между собой. 4 О В секциях 3 и 5, расположенных в зоне растяжения магнитопровода 1, величина ЭДС под действием усилия возрастает, а в секциях 4 и 6, расположенных в зоне сжатия магнитопрово да 1, величина ЭДС под действием уси. .лия убывает.Соотношение терморезисторов делителя и их температурные коэффициенты сопротивления подбираются экспериментально при наладке устройства таким образом, чтобы при изменении температуры изменение напряжения питания датчика за счет влияния обратной связи сводило к нулю температурную погрешность, вызванную изменением относнтельнок магнитоупругойчувствительности,Компенсация температурной погрешности относительной магнитоупругойчувствительности путем изменения напряжения питания датчика обеспечивает дополнительно уменьшение погрешности нелинейности, возникающейиз-. за температурных отклонений отвыбранного режима магнитоупругогопреобразования, возвращая величинумагнитного потока в выбранную точкуна кривой магнитной индукции.Таким образом, выходной сигналдополнительной обмотки, состоящийиз двух одинаковых секций, расположенных в зонах магнитопровода с противоположными знаками магнитоупругойчувствительности, и нагруженной натермозависимый делитель напряженияс терморезисторами, имеющими температурные коэффициенты сопротивления,равные коэффициенту температурнойпогрешности магнитоупругой чувствительности, содержит информацию о следующих изменениях внешних условий,вызывающих соответствующие погрешности силоизмерительного устройства:уход напряжения питания; изменениетемпературы окружающей среды;изменение коэффициента передачи.При сравнении пикового значенияэтого .выходного сигнала с заданиемпутем подачи сигнала на вход обратнойсвязи стабилизатора и соответствующем изменении напряжения питания датчика до получения нулевой разностимежду величинами задания и выходногосигнала дополнительной обмотки перечисленные составляющие погрешностисводятся к нулю. Применение такой схемы устройства позволяет повысить точность измерения усилия в условиях изменений тем-. пературы, питания и других внешнихфакторов более чем в два раза по сравнению с ранее используемым магнитоупругим весоизмерительным устрой,ством типа МВУ.