Автоматическое весоизмерительное устройство

(5 Р 4 б 01 С 23 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ИТЕТРЫТИЯМ йП:.:,Т)(".; - В;: .,"1(АД ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО(57) Изобретение может быть использованодля точных взвешиваний в качестве образцовых весов. Изобретение позволяет повысить точность и надежность, а также уменьшить габариты устройства. Измеряемыйгруз, помещенный в грузоприемную чашку 2,воздействует на коромысло 1, с которымжестко связан силопередающий узел 4.Его конструкция определяется работой датчиков предварительного 8 и точного 7 взвешивания. Положение шарика 5, закрепленного на оси силопередающего узла 4 и взаимодействующего с разрезным кольцом с расположенным в его вырезе силочувствительным резонатором, влияет на частоту автогенератора 9, по которой микропроцессорное устройство 11 определяет массу гирь, которые необходимо снять с рейки 3 для предварительного уравновешивания груза. После этого с цилиндрическим пазом 6 силопередающего узла 4 взаимодействует датчик 7 точного взвешивания, выполненный в виде консольной балки с расположенным у ее основания другим силочувствительным резонатором, влияющим на частоту автогенератора 10, по которой микропроцессорное устройство 11 определяет окончательный результат и выводит его на блок 12 индикации. 1 ил,1483281 55 3Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для прецизионных анализов в физике, химии, медицине, а также для аттестации образцовых гирь в метрологии.Цель изобретения - повышение точности и надежности, а также уменьшение габаритных размеров автоматического весоизмерительного устройства.На чертеже изображена принципиальная схема автоматического весоизмерительного устройства.Автоматическое весоизмерительное устройство состоит из коромысла 1, снабженного грузоприемной подвеской и чашкой 2, на которой прикреплена. рейка 3 с комплектом встроенных гирь. С коромыслом 1 жестко связан силопередающий узел 4, снабженный шариком 5, имеющим возможность вращаться на оси, и цилиндрическим пазом 6 на свободном конце, внутри которого расположен свободный конец датчика 7 для точного взвешивания, выполненного в виде консольной балки с прикрепленными на свободном конце полусферами и с расположенным вблизи места крепления первым силочувствительным резонатором.,Шарик 5, располагающийся на оси, закрепленной на силопередающем узле перпендикулярно плоскости колебания коромысла 1, имеет возможность контакта с датчиком 8 для предварительного взвешивания, выполненным в виде разрезного кольца, и с расположенным в вырезанной части вторым силочувствительным резонатором, причем внутренняя образующая кольца имеет некоторый радиус кривизны для обеспечения строго вертикальной передачи нагрузки. Датчики 8 и 7 для предварительного и точного взвешивания соединены соответственно с первым 9 и вторым 1 О автогенераторами, выходы которых соединены с первым и вторым входами микропроцессорного устройства 11, который имеет выход на блок 12 индикации и узел 13 гиреналожения. Автоматическое весоизмерительное устройство работает следующим образом.При наложении измеряемого груза на грузоприемную чашку 2 коромысло 1 вместе с датчиком 7 и силопередающим узлом 4 отклоняется от положения равновесия, при этом шарик 5 взаимодействует с внутренней частью датчика 8 для предварительного взвешивания, вызывая при этом деформацию датчика 8 и изменение частоты сигнала первого автогенератора 9. Микропроцессорное устройство 11 по изменению частоты сигнала первого автогенератора 9 определяет массу встроенных гирь, которые необходимо снять с рейки 3 для обеспечения предварительного уравновешивания, и выдает команду на узел 13 гиреналожения, который в свою очередь снимает нужные гири. Процесс предварител ьного взвеш ива ни ясчитается законченным, когда шарик 5 силопередающего узла 4 перестает контактировать с кольцом датчика 8 для предвари-тельного взвешивания, с которого поступаетсигнал с частотой, соответствующей исходному положению. После завершения процесса предварительного взвешивания с цилиндрическим пазом 6 силопередающего узла 4 взаимодействует только датчик 7 для точного взвешивания, изменение частоты выходного сигнала второго автогенератора 1 О которого определяет разность измеряемой массы и массы снятых гирь и окончательный результат на блоке 12 индикации. Усло вия чистого изгиба при работе датчика 7 дляточного взвешивания обеспечивает конструкция его соединения с цилиндрическим пазом 6 силопередающего узла 4. При действии растягивающих или сжимающих сил на датчик 7, обусловленных, например, тепло вым расширением, свободный конец датчика вместе с прикрепленными к нему полусферами свободно перемещается вдоль цилиндрического паза 6. В случае возникновения крутящих моментов со стороны коро мысла 1, обуславливающих дополнительнуюпогрешность, цилиндрический паз 6 силопередающего узла 4 поворачивается вокруг полусфер, закрепленных на датчике. Благодаря использованию шарика 5 на оси силопередающего узла 4, а также выполнению З 0 внутренней образующей датчика 8 для предварительного взвешивания в виде разрезного кольца с некоторым радиусом кривизны, нагрузка на датчик 8 со стороны коромысла 1 передается строго вертикально,Устройство обладает возможностью самоЗ контроля, поскольку выходной сигнал датчика 7 точного взвешивания позволяет проверить достижение состояния предварительного уравновешивания. Действительно, если шарик 5 силопередающего узла 4 находится в контакте с кольцом датчика 8 предварительного взвешивания, то частота выходного сигнала датчика 7 точного взвешивания, снимаемого со второго автогенератораО, может принимать либо максимальное значение 1 если взвешиваемая масса 4 больше массы встроенных гирь), либо значение, соответствующее разности масс измеряемого груза и встроенных гирь (если взвешиваемая масса меньше массы встроенных гирь), Таким образом, благодаря возможности взаимного контроля датчиков 7 и 0 8 повышается метрологическая надежностьвсего устройства. Использование в конструкции датчика 8 для предварительного взвешивания разрезанного кольца ограничивает ход датчика 7 для точного взвешивания в том случае, когда масса измеряемого груза больше массы минимальной из встроенных гирь. Это исключает механическую поломку дат чика 7, что также повышает надежность устройства при взвешивании,Использование в датчиках 8 и 7 соответственно для предварительного взвешивания и точного взвешивания частотных силопреобразователей позволяет существенно снизить общие габариты весоизмерительного устройства.В качестве силочувствительных резонаторов для точного и предварительного взвешивания используются полупроводниковые преобразователи с тензорезистивными чувствительными элементами из нитевидных монокристаллов, при этом датчик 7, выполненный в виде консольной балки, имеет длину 30 мм, ширину 4 мм и толщину 0,1 мм и обеспечивает чувствительность до 1 мкг. Диапазон измерений датчика 7 для точного взвешивания составляет 10 мкг - 100 мг. Датчик 8 для предварительного взвешивания изготовлен в виде кольца с внутренней образующей, выполненной с некоторым радиусом кривизны. Максимальный радиус внутренней поверхности кольца составляет 5 мм, а внешний радиус - 10 мм. Диапазон измерений датчика 8 для предварительного взвешивания составляет 100 мг - 100 г. Таким образом, полный диапазон измерений автоматического весоизмерительного устройства составляет 10 мкг - 100 г. Узел 13 гиреналожения состоит из системы, основу которой составляет шаговый электродвигатель, который обеспечивает работу кулачкового механиз 48328 ма, снимающего встроенные гири массой от 100 мг до 50 г.Формула изобретенияАвтоматическое весоизмерительное устройство, содержащее коромысло с грузоприемной чашкой, узел гиреналожения, блок индикации, узел предварительного взвешивания и узел точного взвешивания, отличаю 1 О иееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два автогенератора, микропроцессорное устройство и силопередающий узел, жестко связанный с коромыслом, узел предварительного взвешивания, выполнен в виде разрезного кольца с первым силочувствительным резонатором, расположенным в его вырезанной части и шарика, закрепленного на силопередающем узле в месте его прохода через разрезное кольцо, узел для точного взвешивания вы 2 О полнен в виде консольной балки с вторымсилочувствительным резонатором, расположенным вблизи места ее крепления, и двумя полусферами, закрепленными на свободном конце и введенными в цилиндрический паз силопередающего узла, при этом первый и второй силочувствительные резонаторы соединены соответственно с входами первого и второго автогенераторов, выходы которых подключены к первому и второму входам микропроцессорного устройства, к выходам30 которого подключены узел гиреналожения иблок индикации.Составитель А. ВиноградовРедактор А. Ревин Техред И. Верес Корректор Л. ПилипенкоЗаказ 2816/37 Тираж 660 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101