Весы с электромагнитным уравновешиванием

(19 0167 ИСА ИЗОБ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(71) Ленинградский политехнический институт им. М.И, Калинина(56) Авторское свидетельство СССР В 1150492, кл, С 01 6 7/04) 1983,Авторское свидетельство СССР У 1337671, кл. С 01 С 7/04, 21.01.86 (54) ВЕСЫ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЬ 1 М УРАВНОВЕШИВАНИЕМ(57) Изобретение относится к области весоизмерительной техники, Цель изоб ретения - повышение точности. При на ложении груза 3 чувствительный элемент 4 смещается вниз, что вызывает пропорциональное изменение емкости пластин 5, которая преобразуется в напряжение. Оно усиливается и преобразуется в изменение относительной длительности. Среднее значение тока в катушке создает электромагнитные усилия, уравновешивающие силу Р тяжести груза. Измеряемая сила Р про" порциональна .временной длительности и не зависит от индукции. Косоугольный рабочий зазор и обмотка эталонной катушки 11 с переменным по высоте числом слоев витков позволяют эффективно использовать зазор и получить постоянные значения отрицательной жесткости при перемещении катушки домм и более. Расположение эталонной катушки 11 в зазоре с линейным изменением индукции позволяет обеспечить астатический характер уравновешивания массы эталонной катушки 11. 3 ил.1394055 где В = К В - среднее значение инс ь одукции на экране заОзора;Ь - высота катушки;дх - смещение катушки.Таким образом, электромагнитноеусилие Рхарактеризуется постоян 5ной составляющей Р = 1,К,В,1 и переменной составляющей Г = ыдх, зависящей от перемещения дх эталоннойкатушки, где ч = 11ЬВ/Ь - отрицательная жесткость.Вес эталонной катушки Р длинавитков 1, и ток 1 рассчитываютсятаким образом, чтобы постоянная составляющая Р уравновешивала вес Рь,т.е, Р,= Р= 11,КВ, а переменнаякомпенсировала усилие от жесткости ч упругого подвеса растяжки) приперемещении на д х, т, е. Е, ч дх.Усилие 2 является усилием отрицатель"0ной жесткости которое создается соЭответствующим направлением тока 1обеспечивающим в то же время уравновешивание Р, .При отсутствии измеряемого грузамассой ш, т,е. Р = ш я, измерительная система нагружена собственнымвесом Р "пассивной" тары, котораявызывает начальное смещение д х измерительной катушки, что приводит кизменению емкости между пластинами 5,преобразующейся в электрический сигнал 6 11, который усиливается, вы"прямляется и преобразователем 14 напряжения во временной интервал преобразуется в относительную длительностьЕ /Т, где Т - период широтно-импульсной модуляции,В тече ной катуш нее значе време еритель, в ит ток 6 ротека е импульсн сред т. о то о1 - с ф Тт уравновешивающе агнитнои индукцн е 1,е 1= на ЬЬвысоты этаг, 3). Под действиянного веса Р, каниз, и сигнал 6 Б вается и преобразувысота егкатушки (фнного пост1 смещенада 13 усил зоре, лоннои ки 6. витков кат1Так как+ Д 1 оКо эле И зобретение относится к весоизмерительной технике.Цель изобретения - повышение точости.На фиг, 1 показаны весы с электромагнитным уравновешиванием, общий вид; на фиг, 2 - структурная схема весов; на фиг. 3 - кривая магнитной индукции в наружной краевой области зазора,1Бесы с электромагнитным уравновешиванием содержат чувствительный элеент 1 с грузоприемной чашкой.2 для змеряемого груза 3 массой ш, систеупругой подвески чувствительного лемента 4, датчик перемещения чувстительного.элемента, например емкост-,й датчик, образованный пластинами 5, змерительную катушку 6 сйловой коменсации, расположенную в рабочем азоре магнитной системы, Магнитная система содержит постоянный магнит 7 с верхним полюсным наконечником 8 и магнитопроводом 9. В нижнем зазоре, образованном магнитопроводом 9 и ниж-ним полюсным наконечником.10, расположена эталонная катушка 11, несущая подвижный электрод 13 емкостного дат,чика перемещения эталонной катушки 11. Последняя закреплена, например, с по ,мощью трех радиально натянутых растяжек 12, Измерительная катушка 6 скреплена с пластиной 5 и с рамой системы упругой подвески, Пластина 5 емкост,ного датчика электрически соединена (фиг, 2) с преобразователем 14 напря 3жения дПво временной интервал, со единенным с модулятором 15. Злектрод 13 емкостного датчика перемещения подключен к усилителю 16, токовый выход усилителя 16,- к входу модулятора 15, выход которого подключен к измерительной катушке 6. К усилителю 16 тока подключена эталонная катушка 11, к выходу преобразователя 14 - отсчетный прибор 17. Весы работают следующим образом. Зталонная катушка заданной массы ш, т.е. весом Р = ш, , расположена (фиг, 1) в нижнем зазоре магнитной50 системы со скошенным магнитопроводом, что обеспечивает постоянный градиент6 В м и -сапзС в за"Й ется усилителем 16 в постоянный ток 1,который проходит по катушке 11 с длиной витков 1 создавая электромагнитное усилие в о х 1 о 10 Всдх) ь ЕВ ото В отсчетном приборе 17 счетчикпредварительно сбрасывается на число,дополнением к которому является числоимпульсов, соответствующее длительностиТакйм образом, при отсутствии Р= О в отсчетном приборе 17 регистрируются нулевые показатели при + Ь = О.1511 ри Е Ф О отсчетный прибор 17 регистрирует этот дрейф, обуславливаюшийпогрешность нуля,При наложении груза 3 массой шчувствительный элемент смещается внизна расстояние Ьх, что вызывает пропорциональное изменение емкости пластин 5, которая преобразуется в напря"жение Ь Б. Напряжение д 0 усИливается и преобразуется преобразовагелем2514 в изменение относительной длительности С/Т, Среднее значение тока вккатушке 1 = 1 в ," создает электромаг- о нитное усилиео 1 ф КоТо уравновешивающее силу тяжести Р груза, т.е. Р = Р, Таким образо меряемый Вес Р пропорционален времен ной длительности 1 и не зависит от индукции В.Косоугольный рабочий зазор и обмотка эталонной катушки с переменным по высоте числом слоев витков позволяет щ эффективно использовать зазор и получить большие постоянные значения отрицательной жесткости при перемещениях катушки до 1 мм и более. Расположение эталонной катушки в зазоре с линейным 45 изменением индукции позволяет за счет отрицательной жесткости скомпенсировать практически полностью механическую жесткость упругого подвеса (растям, из 3 139405 где + д - дрейф нуля эталонной системы уравновешивания,5жек) и обеспечить астатическпй характер уравновешивания веса эталоннойкатушки. При отсутствии жесткости.эталонная катушка находится в положении безразличного равновесия и приведенный к входу механический (смещение подвижной части Ь х) дрейф нуляне сказывается на результате преобразования Р в ток 1 , так как д,+дх (ч - ъ )=О.Отсутствие погрешностей дрейфа нуля эталонной системы уравновешиванияисключает также и составляющую погрешностт чувствительности измерительнойсистемы уравновешивания, вызываемуюим,Формула изобретенияВесы с электромагнитным уравновешиванием, содержащие чувствительный элемент на упругом подвесе с грузо- приемной чашкой, магнитную систему в виде постоянного магнита с верхним и нижним полюсными наконечниками и магнитопроводом, катушку силовой компенсации, расположенную в кольцевом зазоре между верхним полюсным наконечником и магнитопроводом, датчик положения чувствительного элемента, эталонную катушку с емкостным датчиком положения и электрическую схему уравновешивания и отсчета, к которой подключены катушка силовой компенсации, эталонная катушка и датчики положения, отличающиеся тем, что, с целью повышения точности, между нижним полюсным наконечником и магнитопроводом образован кольцевои зазор с линейно меняющейся по высоте шириной, который с внутренней стороны ог раничен цилиндрической поверхностью нижнего полюсного наконечника, а с наружной стороны - поверхностью усеченного конуса, при этом эталонная катушка выполнена с линейно изменяющимся числом витков в слое и распо"ложена в этом зазоре.1394055 ставитель В, Ширшовхред Л.Сердюкова Ре,фактор 0 Корректор А. Обруча овецка Заказ 2209/ изводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгоро роектная, 4 ВНИИПИ по 113035, 717 Подписного комитета СССРий и открытийаушская наб., д, 4/5 ТиражГосударственнелам изобретен1 осква, Ж,