Электромагнитные весы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) (11)460 лг 1.ьд лч 1И СССР983.177-210 вел ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к весам сэлектромагнитной компенсацией нагрузки, Цель изобретения - повышение точности. Эталонная катушка 10 заданноймассы расположена на краю зазора магнитнои системы, где края полюсного наконечника и магнитопровода выполнены скошенными, Под действием заданного постоянного веса Р катушка 10 смещается вниз и сигнал с фотоприемника 12 усиливается и преобразуется усилителем 20 в постоянный ток 1, , который проходит по катушке 10, создавая электромагнитное усилие. Расположение эталонной катушки 10 на краю зазора позволяет полностью испольэовать рабочий зазор для уравновешивания измеряемого усилия. Постоянный ток 1 в эталоннойокатушке 10 обуславливает ее постоянный нагрев, что позволяет увеличить нагрев, а с ним и ампер-витки катуши уравновесить достаточно большуюличину эталонного веса. 3 ил.1 133767Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к весам с электромагнитной компенсациейнагрузки.1)Цель изобретения - повышение точности.На фиг, изображена схема конструкции электромагнитных весов; на фиг.2 - структурная схема электричес 10 кой части; на фиг.З - график маГнитной индукции в области расположения эталонной катушки.Электромагнитные весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоприемной чашкой 2 для измеряемого груза 3 с массой а, упругую подвеску 4 чувствительного элемента 1, датчик перемещения чувствительного элемента, например емкостный датчик, образованный пластинами 5, одна из которых размещена на чувствительном элементе, измерительную катушку 6 силовой компенсации, расположенную в рабочем зазоре магнитной системы. Магнитная система содержит постоянный магнит 7 с полюсным наконечником 8 и магнитопроводом 9.На краю зазора между наконечником 8 и магнитопроводом 9 расположена эталонная катушка 1 О,несущая щелевой экран 11, с одной стороны которого уста. новлен фотоприемник 12, с другой - осветитель 13, образующие фотодатчик перемещения эталонной катушки 10. Катушка 10 закреплена, например, с35 помощью трех радиально натянутых растяжек 14. Измерительная катушка 6 с помощью направляющих стоек 15, расположенных в пазах 16 магнитопровода 9, соединена с чувствительным элементом 1. Пластина 5 электрически соединена с входом датчика 1 перемещения, выход которого соединен с преобразователем 18 напряжения аО во временной интервал, управляющий модулятором 19. Фотоприемник 12 подключен к усилителю 20 датчика перемещения эталонной катушки, токовый выход котороГо подключен к входу модулятора 19. Выход последнего подключен к из 50 мерительной катушке 6. Последовательно к усилителю 20 тока подключена эталонная катушка О. Отсчетное устройство 21 подключено к выходу преобразователя 18.55Электромагнитные весы работают следующим образом.Эталонная катушка 10 заданной мас- сы що, т.е, весом Р, -ш , расположе 1 2на на краю зазора магнитной системы, где края полюсного наконечника 8 и магнитопровода 9 выполнены скошенными, что обеспечивает постоянный градиент магнитной индукции сВ/схсопзс в области края зазора, а высота Ь ) Ьо - высоты эталонной катушки (фиг.З). Под действием заданного постоянного веса Р катушка 1 О смещена вниз и сигнал аОо с фотоприемника 12 усиливается и преобразуется усилителем 20 в постоянный ток 1 который проходит по катушке 10 с длиной витковсоздавая электромагнитное усилиеРв, = Рс + , = о 1 о 1 Вср+ 1-")ф дВ огде В = КоВ, - среднее значениеиндукции на краю зазора;Ьо - высота катушки;д х - смещение катушки,Таким образом, электромагнитноеусилие Го характеризуется постоянной составляющей Р =о 1 о В ср1 о 1, К,В, и переменной составляющей Гх = й о а х, где И о = Ро 1,В//Ь (отрицательная жесткость), зависящей от перемещения эталоннойкатушки, вес эталонной катушки Рдлина витков 1, и ток 1 о рассчитываются таким образом, чтобы постоянная составляющая Го уравновешивалавес Р т е, Ро = Р, = 0 о 1 оКоВ апеременная Г компенсировала усилиеот жесткости И, упругого подвеса (растяжки) при перемещении на дх, т.е.Г = Ц,х. Усилие . является усилиемотрицательной жесткости, которое создается соответствующим направлениемтока 1 обеспечивающим в то же время уравновешивание веса Р , Это возможно только при расположении эталонной катушки на внешнем краю зазора.При расположении ее на внутреннемкраю зазора одно направление тока 1,уравновешивает вес Р , но создает эффект положительной жесткости, другоенаправление 1, хотя и создает отрицательную жесткость, но сила Р совпадает с направлением Р и не уравновешивает последний,При отсутствии измеряемого груза3 с массой щ, т.е, Р = щ 9, измерительная система нагружена собственным весом Р - пассивной тары, которая вызывает начальное смещение3 133767 Ьх измерительной катушки, что приводит к изменению емкости между пластинами 5. Изменение емкости преобразуется датчиком 17 в электрический сигнал о Окоторый усиливается,5 выпрямляется и преобразуется преобразователем 18 в относительную длительность с,/Т где Т, - период шйротно-импульсной модуляции.10В течение времени г, в измерительной катушке 6 протекает ток 1о Х среднее значение импульсного тока 1, = 1 о со/То создает уравновешивающее усилие 15 сГ = Х,В,Т,-ф,с 20 25 сх Р,(Р, + до )оТ, Р КТ 55 Гкгде 1, - длина витков катушки 6.Так какхо ойдо1оХР К,В,где + х 1 - дрейф нуля эталонной системы уравновешивания,тоР, Г,1 о КоТо В отсчетном устройстве 21 счетчик предварительно сбрасывается на число, З 0 дополнением к которому является число импульсов, соответствующее длительности сТаким образом, при отсутствии нагрузки в отсчетном устройстве 21 ре 35 гистрируются нулевые показания приравно О. При А,О отсчетное устройство регистрирует этот дрейф, обуславливая погрешность нуля.При наложении груза 3 с массой е чувствительный элемент смещаетсяХвниз на расстояние дх, что вызывает пропорциональное изменение емкости пластин 5, которая преобразуется в напряжение х 10 х датчиком 17 перемещения. Напряжение й Ох усиливается и преобразуется преобразователем 18 в изменение относительной длительности с /Т . Среднее значение тока в катуш- Х окес 50х оТсоздает электромагнитные усилия уравновешивающие силу тяжести Р груза, т.е,14Таким образом, измеряемый нес Р пропорционален временной длительности с и не зависит от изменений магнитной индукции ВТаким образом, эталонная катушка позволяет исключить влияние нестабильности магнитной индукции на результат преобразования, а также нелинейность преобразования, вызванную изменением магнитной индукции от размагничивающего действия тока 1 о . Расположение эталонной катушки на внешнем краю зазора позволяет за счет отрицательной жесткости скомпенсировать практически полностью механическую жесткость упругого подвеса (растяжек) и обеспечить астатический характер уравновешивания веса эталонной катушки. При отсутствии жесткости эталонная катушка находится в положении безразличного равновесия, и приведенный к входу механический (смещение подвижной части) и электрический дрейфы нуля не сказываются на результате преобразования Р, в ток 1Отсутствие дрейфа нуля электронной системы уравновешивания исключает также и составляющую погрешности чувствительности измерительной системы уравновешивания, вызываемую им,Расположение эталонной катушки на краю зазора, т,е, в обычно не используемой области, позволяет эффективно, практически полностью испольэовать рабочий зазор для уравновешивания измеряемого усилия, Постоянный токв эталонной катушке обуславливает постоянный нагрев катушки, что позволяет значительно увеличить его, а с ним и ампер-витки катушки и уравновесить достаточно большую величину эталонного веса. Формула изобретения Электромагнитные весы, содержащие грузоприемную чашку, установленную на чувствительном элементе, имеющем катушку силовой компенсации и датчик положения, подключенные к одной схеме электрического уравновешивания и отсчета, эталонную катушку с заданной массой, закрепленную на упругом подвесе, и датчик положения эталонной катушки, подключенные к другой электрической схеме уравновешивания, общую для эталонной и катушки силовой1337671 в них рабочий зазор расположен в нижней части магнитной системы, а краямагнитопровода и полюсного наконечника у наружной части зазора выполнены скошенными и в образованной расширенной области рабочего зазорарасположена эталонная катушка,б Составитель В.Ширшоедактор М.Петрова Техред Л.Олейник рректор Л.Пилипен з 4118/3 енного етений5, Рауш,4/ роиэводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 компенсации магнитную систему, образованную постоянным магнитом, прикрепленным к нему полюсным наконеч -ником образован рабочий зазор, вкотором размещена катушка силовойкомпенсации, о т л и ч а ю щ и е с ятем, что, с целью повышения точности,Тираж 693 ВНИИПИ Государ по делам иэо 035, Москва, Ж