Весоизмерительное устройство

(51)5 0 01 6 7/04, 233 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ляется повышение точности вия. Весоизмерительное ус жит чувствительный грузоприемной чашкой, ком фотодатчиком 17, диффер уравновешивающий 21 и су усилители, светодиод 15, к динен через управляемый ального усилителя 18 с усилитель 25 и регулятор 28 тропитания. Управление яр ода 15 производится ав зависимости от величины р чувствительного элемента. РОИ СТ(57) Изобретение тельной технике, ским весам с ура вновешивание оизмери оматиче нитным тения яв носится к в именно к а электром Целью изоб ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ(56) Авторское свидетельство ССМ 558176, кл. 6 01 6 23(36, 1977(54) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕВО и 6 ыстродейсттройство содерэлемент 1 с пенсатором 16, енциальный 18, ммирующий 25 оторый подсоеот дифференциуммирующий к блоку 29 элеккостью светодитоматически в ассогласования з,п, ф-лы,2 ил,Изобретение относится к технике точного измерения массы, а именно к лабораторным автоматическим весам с электромагнитным уравновешиванием.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.На фиг.1 показана схема конструкции электронных весов; на фиг.2 - диаграммы характеристик уровней выходных сигналов 0 в зависимости от координаты перемещения, например угла рассогласования р, чувствительного элемента соответственно на фотопреобразователях фотодатчика (виды а и б), на выходе суммирующего усилителя (вид в на выходе регулятора (вид г) и на выходе уравновешивающего усилителя (вид д) при его линеаризированной функции.Кроме того, на фиг.2 е показана зависимость уровня яркости светоизлучения на излучателе в зависимости от координаты перемещения, например, угла рассогласования рВесы содержат чувствительный элемент 1. установленный с помощью опор 2 на основании 3 и снабженный грузоприемной чашкой 4 для измеряемого груза 5, катушкой б с "безмоментными" токовводами 7, помещенной в зазор 8 магнитной системы 9, и "флажком" 10 со щелью 11, наполовину перекрывающей каждый из фотопреобразователей 12 и 13, Освещение фотопреобразователей 12 и 13 производится от излучателя 14, выполненного, например, в виде светодиода 15.Катушка б вместе с магнитной системой 9 образует электромагнитный компенсатор 16, создающий уравновешивающую силу Р направленную встречно силе веса Р груза 5,Фотопреобразователи 12 и 13 образуют фотодатчик 17, подключенный к дифференциальному усилителю 18, выходы 19 и 20 которого соединены соответственно, с уравновешивающим усилителем 21, например, интегрирующего типа и через развязывающие резисторы 22 и 23 с входом 24 суммирующего усилителя 25, соединенного последовательно по своему выходу 26 через резистор 27 с регулятором 28. Регулятор 28 в свою очередь подключен последовательно с излучателем 14, например в виде светодиода 15 к блоку 29 питания.Регулятор 28 выполнен, например, в виде полевого транзистора 30, который подключен своим затвором 31 через резистор 27 к выходу 26 суммирующего усилителя 25, а своими истоком 32 и стоком 33 - к концам 34 и 35 балластного резистора 36, подключенного последовательно со светодиодом 15 к блоку 29 питания. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Уравновешивающий усилитель 21 подсоединен выходами 37 и 38, формирующимикомпенсационный токк, к отсчетному устройству 39, например, аналого-цифровоготипа, и через токовводы 7 - к катушке б, атакже к корпусу 40.Регулируемые резисторы 41 и 42, подсоединенные к суммирующему усилителю 25и имеющие сопротивления Й 1 =чаг и Й 2 = чагслужат соответственно для регулировки коэффициента усиления К суммирующего усилителя 25, т,е, его крутизны, и для созданиятребуемого смещения 0 в начальной точкеработы, т,е. при угле р -- О, подаваемого отисточника 43 через резистор 44.Устройство работает следующим образом.В исходном положении фиг.1 и 2) приотсутствии измеряемого груза 5 на грузоприемной чашке 4. "флажок" 10 своейщелью 11 наполовину перекрывает каждыйиз фотопреобразователей 12 и 13.В результате одинаковой засветки фотопреобразователей 12 и 13 формируемые ими сигналы 01 и 02 (фиг.2 а и б)равны, 01-02 = О, а следовательно, сигналы на выходах 19 и 20 дифференциальногоусилителя 18 и на выходах 37 и 38 уравновешивающего усилителя 21 (фиг,2 д) равны нулю, При этом значение компенсационноготока к равно нулю, 1 к = О, Кроме того, висходном положении сигналы, поступающие с выходов 19 и 20 дифференциальногоусилителя 18 через резисторы 22 и 23 навход 24 суммирующего усилителя 25, такжеравны нулю.Одновременно с этим в исходном поло-.жении при настройке весов от источника 43через резистор 44 и через регулируемыйрезистор 42 задается начальное смещение0 л, обеспечивающее требуемое минимальное значение выходного сигнала 0 з мин (например, -0,5 в) на выходе 26 суммирующегоусилителя 25 фиг,2 в), а, кроме того, с помощью резистора 41, осуществляющего обратную связь, производится регулировкатребуемого коэффициента усиления К суммирующего усилителя 25Указанное значение 0 з мнн через резистор 27 поступает в регулятор 28, например,на затвор 31 полевого транзистора 30, обеспечивая требуемое минимальное значение04 мнн напряжения регулятора 28, например, на истоке 32 полевого транзистора 30,подключенного к концу 34 балластного резистора 36,Указанное значение напряжения 04 минпоступает в излучатель 14, например в светодиод 15, создавая допустимое минималь 1642254ное значение яркости л мин излучателя 14 (фиг,2 е).Подстройка требуемого оптимального для весов значения л мин ведется, кроме того, как через изменение величины сме. щения 0 П с помощью резистора 42 (К 1 = чэг), также за счет выбора сопротивления Яб= чаг балластного резистора 361 фиг.2 е). В исходном положении при нулевой координате перемещения, например угле перемещения или отклонения р =- О, чувствительного элемента 1, а значит,и при допустимой минимальной яркости 1 л ми, излучателя 14, крутизна характеристики уравновешивающего усилителя 21 вместе с фотодэтчиком 17 (фиг,2 д) имеет наименьшее значение.Следовательно, в исходном положении чувствительного элемента 1, при р = О, коэффициент усиления Ку уравновешивающего усилителя 21 также имеет малое значение, Ку = Ку мин,При наложении груза 5 на грузоприемную чашку 4 чувствительный элемент 1 вместе со своим "флажком" 10 и щелью 11 перемещается по координате р, например по углу га, при этом щель 11 перемещается, "приоткрывая" и тем самым больше засвечивая один из фотопреобрэзователей 12 или 13 и "призатемняя" и тем самым меньше засвечивая другой.В результате этого разностный сигнал от фотопреобразователей 12 и 13 становится не равным нулю, 01 - 02 = О,При этом сразу же на выходах 19 и 20 дифференциального усилителя 18 возникает сигнал рассогласования, поступающий через резисторы 22 и 23 на вход 24 суммирующего усилителя 25, в котором они суммируются и усиливаются и в виде сигнала 0 з с его выхода 26 поступают через резистор 27 в регулятор 28, например, на затвор 31 полевого транзистора 30, вследствие чего резко возрастает сигнал 04, поступающий в излучатель 14.Яркость л излучателя 14, например, светодиода 15, существенно возрастает, вследствие чего возрастает и разностный сигнал 01 - 02О, поступающий в дифференциальный усилитель 18.Одновременно возрастают сигналы на выходах 19 и 20 последнего, поступающие в уравновешивающий усилитель 21, формирующий повышенный компенсационный токк, который при большом значении коэффИЦИЕНта УСИЛЕНИЯ Ку макс Т.Е. ПРИ бОЛЬШОЙ крутизне характеристики 05 = 1( гр ) см, фиг 2 д, и вследствие этого с повышенным10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 быстродействием, попадая в катушку 6 компенсатора 16, создает уравновешивающую силу Ек и возвращает чувствительный элемент 1 в положение, близкое к исходному, равновесному положению. когда р -эО,При попадании чувствительного элемента 1 и его "флажка" 10 в зону малых отклонений, р -.0 автоматически, как было описано ранее, уменьшаются сигналы, поступающие с выходов 19 и 20 дифференциального усилителя 18 на вход 24 суммирующего усилителя 25 и далее, в конечном итоге, опять уменьшается яркость 1 л излучателя 14, а значит, уменьшается и коэффициент усиления Ку уравновешивающего усилителя 21 вместе с фотодатчиком 17, т,е. крутизна их характеристики (фиг,2 д).Чувствительный элемент 1 в результате воздействия тока к получает силовое уравновешивание, Рх - Ек -0, при этом яркость 1, излучателя 14 и коэффициент усиления Ку уравновешивающего усилителя 21 вместе с фотодатчиком 17 опять получили минимальные значения, л = л мин и Ку = Ку мин фиг.2 е и д).Отсчет измеряемого веса Рх груза 5 ведется по току к на отсчетном устройстве 39,Рх= К к,где К - масштабный коэффициент.Градуировка весов ведется с помощью образцовых грузов 5 с известным весом РгрРгрК=- -- ,к гргде 1 к гр - значение токак при нагрузке Ргр.Таким образом, использование предлагаемых электронных весов позволяет за счет автоматического изменения крутизны характеристики уравновешивающего усилителя совместно с фотодатчиком и излучателем в зависимости от величины приложенной нагрузки на чашке весов, существенно повысить результирующую точность взвешивания, поскольку излучатель работает большую часть времени с малым уровнем яркости, т,е. в "ждущем" режиме, и тем самым он меньше нагревается и нагревает "флажок" и чувствительный элемент, а также электронные весы в целом, при этом меньше расходуется ресурс,При этом одновременно повышается быстродействие устройства за счет увеличения скорости реакции на прилагаемую нагрузку, а, кроме того, повышается точность весов в уравновешенном состоянии, поскольку при угле рассогласования го-+О и малой крутизне системы уравновешивания они меньше подвержены вибрациям, Использование в качестве регулятора яркости излучателя полевого транзистора с р-и пеказ 1138 Тираж 332 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 реходом и светодиода в качестве излучателя вместо лампы дополнительно повышает точность и быстродействие весов, поскольку такой регулятор требует пониженной мощности, управления, а светодиод имеет большую степень реакции на изменение яркости по сравнению с излучателем в виде осветительной лампы.Формула изобретения 1. Весоизмерительное устройство, содержащее чувствительный элемент с грузо- приемной чашкой, установленной с помощью опор на основании и снабженный электрическим компенсатором и фотодатчиком, подсоединенным к входу дифференциального усилителя, блок электропитания излучателя фотодатчика и отчетное устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, оно снабжено уравновешивающим, усилителем,последовательно соединенными суммирующим усилителем и регулятором, причем суммирующий усилитель подключен к выходам5 дифференциального и входам уравновешивающего усилителей, излучатель фотодатчика через регулятор подсоединен к блокуэлектропитания, а выход уравновешивающего усилителя подключен к входам элект 10 рического компенсатора и отсчетногоустройства,2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что излучатель выполнен в видесветодиода, а регулятор - в виде резистора15 и полевого транзистора с р - п-переходом,затвор которого подключен к выходу суммирующего усилителя, а исток через резисторподсоединен к стоку и блоку электропитания излучателя фотодатчика.20