Устройство для измерения массы

ПИСАН ЕТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство СССР М 231158, кл, 6 01 6 19/36, 1966.Маликов С,П. и др. Весы и дозаторы весовые, Справочник. М.: Машиностроение, 1981, с, 254, рис. 219.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ(57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения массы грузов, Преобразователь перемещения выполнен в виде двух пар пьезорезонансных пластин 7 с электродами, которые подключены к автогенераторам 13, которые через вычитатели 14 подключены к сумматору 15 и электронному табло 16. При нагружении платформы 5 квадрантные сектора 3 поворачивают рычаги 6. Пластины 7 испытывают изгибные напряжения, создаваемые грузом 8, при этом изменяется частота пьезоэлектрических колебаний пластин 7. По суммарному изменению частоты определяют массу груза на платформе 5. 2 ил.Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для прецизионного измерения массыгрузов,Целью изобретения является повышение точности измерения.На фиг. 1 приведена функциональнаясхема г редложенно о устройства; на фиг, 2 -положение калиброванных грузов при измерении массы груза, 10На фиг. 1 и 2 показаны: корпус 1, опорный подвес 2, квадрантные сектора 3, гибкий подвес 4, нагрузочнач платформа 5,рьча: 6, пьезокварцевая пластина 7, калиброванный груз 8, противовес 9, планка 10, 15ось 11, электрод 12, транзисторный автогенератор 13, вычитатель 14, сумматор 15,электронное табло 6,Пьезокварцевая пластина 7 представляет собой прямоугольную призму, выпалненную из кварца искусственногопьезоэлектрического ТУ 41 - 01 - 288 - 77 (например, с габаритами 26 х 24 х 2,664 мм), ввиде АТ-среза (среза с "нулевым" температурным коэффициентом). Транзисторный 25автогенератор 13 выполнен, например, насерийной микросхеме ЛАЗ 155 серии, в цепьобратной связи которой включена пьезокварцевая пластина 7, Вычитатель и сумматор (14 и 15 соответственно) выполнены, 30например, на серийных микросхемахИЕ 2 155 серии. Электронное табло 16 выполнено, например, на оптоэлектронных серийных элементах АЛС.Устройство работает следующим образом.Работа устройства основана на использовании прямого и обратного пьезоэлектрических эффектов, эффекта локализациипьезоэлектрических колебаний и пьезочастотного эффекта.Перед работой от блока питания (непоказан) на электронные блоки 13 - 16.подается электрическое питание, а пьезокварцевые пластины 7 располагаются вдоль 45местной вертикали (по направлению 00 ).На нагрузочную платформу 5 устанавливается груз (не показан), который создает согласно второму закону Ньютонаусилие Р;Р=щц,где Р - вектор усилия;в - масса груза;9 - вектор ускорения гравитационногополя Земли. 55Под действием усилия Р квадрант с сектором 3 (правый и левый), подвешенный наопорном подвесе 2 (стальные ленты), отклоняется на некоорый угол (фиг, 2). Каждый квадрант 3 повернет на такой жеугол ( а 1 и а 2) каждый калиброванный груз 8, который вызывает в пьезокварцевых пластинах 7 механические напряжения, т.е, в верхних пьезокварцевых пластинах 7 - усилие растяжения, а в нижних - сжатия.Под действием усилия растяжения частота пьезоэлектрических колебаний в верхних пластинах 7 согласно пьезочастотному эффекту уменьшится на величинуЬ раст, т,е раст то - Л 1 раст,(2) где Л раст - изменение частоты пьезоэлектрических колебаний при действии усилия растяжения;10 - частота пьезоэлектрических колебаний при отсутствии груза,Под действием усилия сжатия частота пьезоэлектрических колебаний в нижних пластинах 7 согласно пьезочастотному эффекту увеличится на величину Ьсж, т.е.1 сж = 10+ Л 1 сж, (3) где Ь сж - изменение частоты пьезоэлектрических колебаний при действии усилия сжатия.Каждая пьезокварцевая пластина 7 подключена к транзисторному автогенератору 13, При поступлении электрических сигналов от транзисторных автогенераторов 13 на вычитатель 14 происходит вычитание частот колебаний верхних и нижних пьезоэлектрических пластин (определяющих частоту колебаний транзисторных автогенераторов 13): Л 1 сж Ь раст= 10+ Ь сж 0+, Ь раст == Ь сж+ Л траст (4) При равенстве отклонения (Юсж= Юраст)деформаций растяжения и сжатия имеем Ьсж+ Ь 1 раст= 2 Л 1. (5) Л= К р о (з 1 па 1+зиа),(6)р 6оптгде К - пьезочастотный коэффициент;10 - начальное значение частоты пьезоэлектрических колебаний каждой пьезокварцевой пластины;О - геометрический коэффициент;п - номер гармоники: Компенсация разности отклонения частоты от силового воздейсТвия левого и правого маятника производится с помощью противовесов 9.Согласно пьезочастотному эффекту(с учетом углов наклона а 1 и а 2 ) имеем1620856 Составитель И,ЧерняховскииТехред М.Моргентал Кор едактор М.Кел М,Демчи Заказ 4239 ВНИИПИ Гос Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 01 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага у - КПД заделки (при жесткой заделкеу 1)Подставляя в выражения (6) равенство(1) имеем5 Ж = К( Яп а 1 + зи аг )я 6ОпдСигнал, снимаемый с вычислителя насумматор, имеет следующее значение:10ЬР=2 М=2 К 9 (па, +эпаг)О од После суммирования в сумматоре 15 наэлектронное табло 16 поступает сигнал судвоенным приростомЬ Е общ=Р 1 + Ь Рг = 4 Л т ==46 91 (зла +эв )ОпдЬР 6=4 Ь(зц 1 а 1 + зп аг ),Оп После выполнения операции взвешивания груз снимается и устройство приходит в исходное положение (пьезокварцевые пластины 7 располагаются вертикально),Отклонения показаний при неточной установке корпуса и отклонение нагрузки Р от оси 00 не приводит к погрешности за счет симметричности подвеса и дифференциальности установки пьезокварцевых пластин 7в каждом маятнике,Формула изобретения Устройство дпя измерения массы, содержащее корпус, в котором подвешен двойной квадрантный механизм, включающий симметрично расположенные квадрантные сектора, к каждому из которых прикреплены рычаги, снабженные противовесами и калибровочными грузами, грузо- приемную платформу, прикрепленную с помощью гибких подвесов к дугам квадрантных секторов, и преобразователь перемещения квандрантов в выходной сигнал, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, преобразователь перемещения квандрантов выполнен в виде двух пар пьезорезонансных пластин с нанесенными электродами, .электроды каждой пластины подключены к соответствующему транзисторному автогенератору, выходы автогенераторов каждой пары подключены к вычитателю, а выходы вычитателей через сумматор - к электронному табло, причем пьезорезонансные пластины закреплены на концах рычагов, калиброванные грузы закреплены на свободных концах пьезорезонансных пластин, а противовесы имеют возможность фиксированного перемещения по рычагам.