Щитовой магнитоэлектрический вольтметр

(54) ЩИТОВОЙ ВОЛЬТМЕТР (57) Изобрете электроприбор бласти повыой магдержит тель- елем У 4олитехническ ие относится к строения. Цель ойчивости, П 1 ито кий вольтметр с рамку 2 с измер шкалу 3 с указа шение виброус нитоэлектриче обойму (0) 1, ной обмоткой,Миш 4, резистивнь чители. Цель что каждый полнен в . вид остигается тем э ограничителе е втулок 5,ыВРие. 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ28706 осевом отверстии которых размещены упругие диэлектрические трубки(УДТ) 13, 14, с кольцами 9, 1 О, закрепленные на О 1 с помощью винтов15 - 18, установленных в резьбовыерегулировочные отверстия 19 - 21, аРЭ выполнен в виде тензорезисторов22, 23, напыленных на наружную поверхность каждой из УДТ 13, 14 подвухзаходной спирали, при этом наУДТ 13 спираль левая, а на УДТ 14 Изобретение относится к электро- приборостроению и может быть использовано при проектировании магнитоэлектрических измерительных механизмов, работающих в условиях вибраций и ударов.Целью изобретения является повышение виброустойчивости прибора за счет автоматической компенсации погрешности, вызванной воздействием вибрации.На фиг. схематично .изображен предлагаемый вольтметр; на фиг.2 его электрическая схема; на фиг,З пример выполнения узла крепления.Щитовой магнитоэлектрический .вольтметр содержит обойму 1, рамку 2 с измерительной обмоткой шкалу 3 с указателем 4, упоры в виде соосных втулок 5, 6 и штырьков 7, 8, расположенных на обойме 1 и рамке 2 соответственно и ограничители, выполненные в виде свободно размещенных в осевом отверстии втулок 5 и 6 колец 9 и О, закрепленных на обойме 1 одним из торцов 11 и 12 через соосную кольцу упругую непроводящую трубку 13 и 14, которая закреплена на обойме 1 с помощью винтов 15 - 18, установленных в резьбовые регулировочные отверстия 19 - 21, выполненные в обойме 1 и в примыкающем к обойме конце трубки (фиг.З) или во втулке и трубке (фиг.1).Измерительная обмотка рамки 2 соединена последовательно с добавочными сопротивлениями (фиг.1, фиг.2) выполненными в виде тенэорезисторов 22 и 23, напыленных на наружную боправая, В описании изобретения приведены математические зависимостиизмеряемых электрических величин.Вольтметр прост в конструкции и регулировке, характеризуется автономностью, поскольку не требует использования дополнительных источниковпитания для практически полной компенсации погрешности, возникающейпри вфздействии вибраций и ударов,1 з.п. ф-лы. 3 ил. ковую поверхность каждой из трубок13, 14 по двухзаходной спирали, имеющей выводы 24 и 25 на контактирующем с обоймой 1 конце трубки 13 или14 и соединение заходов 26 и 27 надругом конце, причем на трубке 13со стороны шкалы прибора спираль выполнена левой, а на другой трубке14 - правой,Рамка 2 с растяжками 28 и 29 образуют подвижную систему прибора, расположенную в зазоре магнитной системы 30 прибора.Щитовой вольтметр работает следующим образом.Добавочное сопротивление (г +г )3 дт(фиг,2), подключенное последовательно с измерительной обмоткой (г,),необходимо для расширения предела измерения вольтметра, для увеличенияего внутреннего сопротивления, атакже для обеспечения воэможностииспользования при измерении различ 25ных постоянных напряжений Б стандартных измерительных механизмов стоком полного отклонения 11При воздействии на прибор вибраций либо ударов возникают интенсивные колебания подвижной системы,приводящие к косым соударениям колец9 и 1 О соответственно со штырьками 7 и 8. При этом за счет возникающей при ударах касательной состав 35ляющей силы взаимодействия происходитзакручивание подвижной системы и врезультате паразитный увод стрелочного указателя 4,При измерении вольтметром постоянного напряжения У отклонение указа 1287016теля 4, т.е. отсчет по шкале 3; происходит при взгляде н;. прибор (фиг.1) сверху по направлению хода часовой стрелки.Пусть, например, вибрация либо удар подействовали так, что штырькии 8 ударяются соответственно о кольца 9 и 10 левой на Фиг.1 стороной в направлении от нас, т.е. касательная составляющая силы взаимо действия приложена к кольцам 9 и 10 по направлению от нас, а к штырькам 7 и 8 - к нам. При этом закручивание подвижной системы происходит в направлении, противоположном ходу часовой стрелки, т,е. появляется отрицательная погрешность ЬУ, и его показание равно У - 611.Однако в предлагаемом вольтметре данная погрешность автоматически ком пенсируется. Как уже было сказано, при соударениях к кольцам 9 и 10прикладываются касательные силы с левой стороны в направлении от нас. Эти силы вызывают поворот колец 9 и 10, свободно установленных во втулках 5 и б, по часовой стрелке и, следовательно, закручивание в этом же направлении жестко закрепленных на торцах колец упругих трубок 13, 14. 30 Так как тензорезистор 22 нанесен на боковую поверхность верхней трубки 13 по левой спирали (против часовой стрелки), то как видно из фиг.1, при закручивании нижнего торца верхней 35 трубки 13 по часовой стрелке в верхнем конце трубки 13, жестко закрепленном на обойме 1, тензорезистор 22 работает на сжатиеНа нижнюю " трубку 14 тензорезистор 23 нанесен 40 по правой спирали (по ходу часовой стрелки), поэтому при закручивании верхнего торца нижней трубки 14 поГчасовой стрелке в нижнем торце, жестко закрепленном на обойме 1 (фиг.1, 45 3), тензорезистор 23 также работает на сжатие. При этом сопротивления обоих тензорезисторов 22 и 23, т.е, добавоч ные сопротивления г , г- , уменьша 3о 2 ф ются, следовательно, при той же величине измеряемого напряжения Б происходит увеличейие тока 1 (фиг.2), протекающего через измерительный ме ханизм, компенсирующий отрицательную погрешность, возникающую при соударениях, 11 ри этом знак изменения тока 1 О в измерительном механиз -ме автоматически противоположен знаку погрешности от вибраций. В случае,если от соударений погрешность положительна, добавочное сопротивлениеувеличивается, а ток 1 уменьшается.Для полной компенсации погрешностинеобходим переменный, регулируемыйкоэффициент передачи в одном иэзвеньев. В устройстве возможно изменять жесткость на кручение упругихтрубок 13 и 14, подгоняя тем самым,изменение сопротивления тензорезисторов 22 и 23 до необходимой величины,компенсирующей увод от соударений.Изменение жесткости упругих трубокна кручение достигается изменением ихрабочей длины путем различного местакрепления трубок к жестко соединенным с обоймой 1 втулкам 5 и 6 илисамой обойме . Такая регулировкаобеспечивается установкой винтов 1518 в различные регулировочные отверстия 19 - 21, расположенные по образующей втулок и трубок напротив другдруга. Чем ближе к обойме расположены винты 15-18, тем больше рабочаядлина трубок 13, 14, и, соответственно, меньше их жесткость на кручение при соударениях, Необходимая точная подгонка компенсации увода производится экспериментально, в товремя как грубая подгонка компенсирующего изменения тока 1 должна рассчитываться уже при изготовлении прибора и осуществляться за счет выбораопределенных параметров ограничителей:, диаметров штырьков 7, 8 и колец9, 1 О, длины и толщины упругих трубок13 и 14, шага напыления спирали тензорезисторов 22 и 23, выбора их материала и материала трубок. Использование двух согласно включенных добавочных сопротивлений позволяет повыситьэффективность компенсации в два раза. Проводились экспериментальные исследования и расчет конструкции, изготовленной на базе щитового милли- вольтметра М 4248.Предел измерения Б = 27 шВ; 1 = =0,5 пй; г=г +г, + гв =540 м; г13 Ом; г = г = 20,5 Ом; класс точности К,. = 1,5; ш = 0,5-10 кгз масса рамки 2;. - угол размаха шкалы 3 (90 ); С, = 2,2:10 Н.м - удельный противодействующий момент;йс 1 = 2 10 м - диаметр штырька 7 или1287016 Пленочный тензореэистор 22 был напылен в вакууме, напыление проводилось через маску, В качестве материала для тенэореэистора 22 использовался никель - хроможелеэистыйсплав (Е: Ре 52; И. 36; Ск 8), имеющий коэффициент тенэочувствительности 1=3 и удельное сопротивление13 мкОМмОЕр дй/1 с (7)е ь Е/Е где Е =Ы/й - относительное иэменеРние сопротивления;=-10 м; ширина - 0,6 О м, Каждаяспираль имеет.по восемь витков, дли ну 0,1 м и полное сопротивление20,5 Ом.Относительное изменение длины пружины примерно равно углу сдвига ееконцов, т.е.25 М= Кв с 1/2,(2) а угол увода(2), (5), (8), з апи(10) Цмакс.оо г +г +гдо д 1 д 2 где С - модуль сдвига материала трубки 13;. - полярный момент инерции се 9чения трубки 13 - равенд = --- ( -- /(6) 5кольца 9, 10 и трубки 13, 14; Ь =14 10 м - высота трубки 13, 14.Погрешность а=31 прибора от увода а Б при максимально возможном виброк о ускорении 30 м/с и угле ю = 30 косого удара штырька 7 о кольцо 9 определяется следующим образом.Касательная составляющая силы Й, возникающей при соударении, равна в. 1 я 1 пм,=ш а я 1 п.р этом уводящий момен М а вен Цмак с ш а ядпсЧмаксВычислим электрические параметры схемы, а также параметры упругих трубок 13 и 14, необходимые для компенсации данной погрешности.Так как отрицательная погрешность увода (2 тпВ от 27 шВ) составляет . - 7,5 Е, то для полной компенсации токдолжен увеличиться также на 7,57, т,е. стать равным 0,54 шА. Так както каждое из гд должно уменьшиться на 2 Ом и стать равным 185 Ом.Угол закручивания трубки 13 (или 14) (угол сдвига относительно крепления к обойме 1) под действием момента М равенФе. Ь( (5)бакр, С. д 1где Р - внутренний диаметр трубки 13Упругая трубка 13 выполнена изрезины марки 1847 МРТУ 38-5-1166-64;С = 1,210 Н/м Выражая иэ (7) ЬК, получим д 1 с В. Ь ш а я 1 псс 2К ---------О -Р 4/32 ( (Р )4/Р 4)Иэ анализа (10) нетрудно заметить.что для приближенной подгонки ком пенсации расчетного увода при изготовлении прибора наиболее целесообразно выбирать соответствующие эначения Ь и Р . Расчет по формуле (10)-э45 и Р = 31 О м позволяет получитьнеобходимоеЙ, т.е. изменение каждого из г , равное 2 Ом. Точная подгонка схемы компенсации, как ужеуказывалось, осуществляется в собран ном приборе точной регулировкой рабочей длины Ь трубки 13, 14,Таким образом, предлагаемый вольтметр отличается простотой конструкции и регулировки, а также характе ризуется автономностью, поскольку не требует использования дополнительных источников питания для практически голной компенсапии погрешности,ректор Е,Сирохм 09/45 ТиражВНИИПИ Государствепо делам изобре133035, Москва, Х(30 Подписное Заказ та ССытий ного коми енин5,ушская наб., д. Производственно-полиграФическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектна возникающей при воздействии вибраций. Щитовой магнитоэлектрическии вольтметр, содержащий обойму, подвижную рамку с измерительной обмоткой, размещенную на растяжках в рабочем зазоре магнитной системы, указатель, шкалу, два ограничителя, расположенных на обойме и два соосных им штырька, расположенных на рамке, а также резистивный элемент, соединенный последовательно с измерительной обмоткой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения виброустойчивости, каждый из ограничителей выполнен в виде втулки, в полости которой размещена упругая диэлектрическая трубка с кольцом на внутреннем конце, на наружном конце которой расположен узел крепления, при этом резистивный элемент выполнен в виде двух последовательно соединенных тензорезисторов, каждый из которых выполнен в виде двухзаходной спирали, размещенной на наружной боковой поверхности трубки, причем выводы заходов каждой спирали объединены со стороны колец, на трубке со стороны шкалы спираль выполнена левой, а на другой трубке - правой.2. Вольтметр по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что узел крепления выполнен в виде и пар соосных диаметрально противоположных резьбовых регулировочных отверстий во втулке и трубке, при этом в одной паре отверстий расположены винты.