Весы с электромагнитным уравновешиванием

(5 ЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВ 24-10 к сметр иков,ыСССР77. асс нс ме оответс знак уфер(57) Изобретениемерительной технния - повышение ГНИТНЫМ УРАВНОток,мой масй считыа 15 относится ке. Цель весоиз брете- выходе чн СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СЕИД(56) Авторское свидетельствоКф 678934, кл. С 01 С 7/00,Заявка ФРГ У,3213016,кл. С О 1 С 7/02,опублик. 198 буферного усилителя 16 формируетс напряжение, эквивалентное истинно значению измеряемой массы, поскол значение компенсационного тока с хода регулирующего усилителя 12 к ректируется сигналами температурнь поправок на погрешность измерения при уравновешивания значительных от саморазогрева катушки 1 О компе тора 6 и постоянного магнита 8, и вующую величин вертирующий вх я 16 поступает ентный измеря значение котор ового индикато 3 ил,оэтому на иного усилителтрого эквивале, числовоеается с цифрз.п. ф-лы,113522Изобретение относится к весоизмерительной технике.Цель изобретения - повышение точности.г,На фиг. показана схема весов сэлектромагнитным уравновешиванием;на фиг.2 - вариант расположения датчиков температуры; на фиг.З - конструктивное расположение. элементов тем. пературной коррекции.Весы с электромагнитным уравновешиванием содержат подвеску 1 с грузоприемной чашкой 2 для измеряемогогруза 3, ограничительный шарнир("струнку") 4, коромысло 5, магнитоэлектрический компенсатор 6, содержащий магнитопровод 7 с постоянныммагнитом 8, полюсный наконечник 9и катушку 10 компенсатора, которая 20жестко связана с коромыслом 5 и расположена в зоне магнитопровода 7,датчик 11 разбаланса, связанный с регулирующим усилителем 12, регулируемые упоры 13, ограничивающие угол 25заклонения коромысла 5.Весы также содержат аналого-цифровой преобразователь 14, выходом подключенный к цифровому индикатору 15,буферный усилитель 16 с сопротивлени- З 0ем 17 обратной связи и постоянным резистором 18, катушку 19 (датчик температуры магнита), контактирующую спостоянным магнитом 8 и выполненнуюиз медного провода, аналоговые преобразователи 20 и 21 сигнала, дифференциальный усилитель 22 тока коррекциикатушки 10 компенсатора 6 и дифференциальный усилитель 23 тока коррекциикатушки 19.40Инвертирующий вход буферного усилителя 16 связан по одному каналу через последовательно соединенные катушки 10 и 19 с выходом регулирующего усилителя 12, по другому каналучерез первый аналоговый преобразователь 20 сигнала - с выходом дифференциального усилителя 22, инвертирующий вход которого связан с выходом,а неинвертирующий вход - с входомкатушки 10.По третьему каналу инвертирующийвход буферного усилителя 16 связанчерез второй аналоговый преобразователь 21 с выходом дифференциального55усилителя 23, инвертирующий вход которого связан с выходом с, а неинвертирующий вход - с выходом с 1 катушки19 (датчика температуры магнита 8),35 2Неинвертирующий вход буферного усилителя 16 связан через постоянный резистор 18 с общей шиной питания. Выход буферного усилителя 16 связан с входом аналого-цифрового преобразователя 14.На фиг.2 показано расположение двух катушек 19 (двух датчиков температуры) и двух регулировочных резисторов 24, включенных параллельно каждой катушке 19, одна из катушек 19 контактирует с 11-полюсом постоянного магнита 8, вторая - с Я-полюсом (соединены последовательно) . Электроэлементы 25 (буферный усилитель 16, аналоговые преобразователи 20 и .21 сигнала, дифференциальные усилители 22 и 23) прикреплены через изоляционную прокладку 26 (фиг.З) к магнитопроводу 7 под постоянным магнитом 8 и изолированы от внешней среды двумя слоями 27 и 28 термоизолятора с внутренним экраном 29 из теплопроводящего материала.Весы работают следующим образом.В исходном состоянии коромысло 5 с катушкой 1 О компенсатора 6 находится в состоянии равновесия, при котором сигнал с датчика 11 близок к нулю и выходной ток 1 регулирующего усилителя 12 равен нулю. В этом состоянии падение напряжения на сопротивлении 17 обратной связи буферного. усилителя 16 равно нулю и на цифровом индикаторе 15 фиксируется нулевое значение массы. При установкегруза 3 на грузоприемнуючашку 2 коромысло 5 заклоняется до упора 13 иперемещение подвижного элемента датчика 11 вызывает появление на выходедатчика 11 сигнала Б ы, преобразуемого усилителем 12 в компенсационныйток 1, установившееся значение которого пропорционально взвешиваемоймассе.Протекание компенсационного тока1 через катушку 10, выполненную измедного провода, приводит к выделению в ней тепла; Чем больше мощность,рассеивания в обмотке катушки 10,тем выше ее температура, процесс установления которой носит экспоненциальный характер, при этом изменяются суммарная длина обмотки и ее. активное оммическое сопротивление. Увеличение длины обмотки вызывает увеличение коэффициента преобразованиякомпенсатора 6, а следовательно, ве 1352235дет к уменьшению компенсационного тока, что проявляется изменением показаний на цифровом индикаторе 15 в течение времени установления температуры обмотки катушки 10 при данной взвешиваемой массе.Незаметное на электронных весах с емкостью отсечной шкалы до 10 ед. изменение становится ощутимым при расширении диапазона автоматического уравновешивания до 10 - 10 ед, отбсчетной шкалы в безгирных электронных весах.Различие коэффициентов температурного относительного удлинения медного провода и температурного коэффициента сопротивления меди позволяет с помощью прецизионного дифференциального усилителя 22 выделить составляющую температурной погрешности компенсатора 6, вызванную удлинением обмотки катушки 10, и сформировать компенсационное воздействие Ь 1 с помощью аналогового преобразователя 20, имеющего регулируемый коэффициент передачи напряжения.Компенсационное воздействие Ь 1, с выхода аналогового преобразователя 20 сигнала поступает на инвертирующий вход буферного усилителя 16. За счет многократного наложения и снятия измеряемой массы изменением коэффициента передачи аналогового греобразователя 20 сигнала добиваются положения, при котором динамика изменения компенсационного тока при само- разогреве катушки 10 компенсируется соответствующим по величине и обратным по знаку компенсационным таком д 1, .Последующая работа весов сопряжена с передачей тепла от катушки 10 постоянному магниту 8 через полюсный наконечник 9 и магнитопровад 7. Масса элементов магнитоэлектрического компенсатора 6 значительно больше массы катушки 1 О, поэтому больше их теплоемкость и постоянная времени установления температуры постоянного магнита 8 за счет саморазогрева катушки 10 компенсационным током 1 к. Температурный коэффициент магнитной индукции, например, для сплава 14 ЮНДК 24 (материал постоянного магнита 8) по ГОСТ 17809-72 составляет доо152 на 1 С, что создает при нагреве значительную погрешность измерения и для ее компенсации введена катушка 19, соединенная через дифференциальный усилитель 23 тока коррекции температуры магнита 8 и аналоговый пре 5образователь 21 сигнала с регулируемым коэффициентом передачи с инвертпрующим входом буферного усилителя 16.Сопротивление катушки 19 выбирается в 10-20 раз меньше сопротивления обмотки катушки 10,Применение буферного усилителя 16позволяет сделать регулировку температурной коррекции независимой от ре 15 гулировки цены деления шкалы цифрового индикатора 15, поскольку на входбуферного усилителя 16 вводятся токовые корректирующие сигналы - Ь 1.(сигКнал коррекции температуры магнита) 20 и Ь 1 к (сигнал коРРекции тока катУшки компенсатора), находящиеся в пропорциональной зависимости от токакомпенсации 1 и соответствующих температурных коэффициентов составляю щих мультипликативной погрешностикомпенсатора 6. Выходной сигнал нааналого-циФровой преобразователь 14формируется с помощью буферного усилителя 16.З 0 Для исключения влияния магнитногополя (потока) рассеивания, создаваемого катушкой 19 на поле основногопастаяннога магнита 8, катушка 19выполняется в виде двух обмоток медного провода, намотанных на металлическом каркасе бифилярно.Для повышения точности термокомпенсации и улучшения ее динамическиххарактеристик (отслеживания скорости 40 изменения окружающей температуры) вварианте выполнения весов предусмотрены две катушки 19 датчика температуры магнита 8 (фиг.2). Одна из катушек 19 контактирует с Я-полюсом 45 пастояннога магнита 8 через окно вмагнитопроводе 7, а вторая - с И-полюсом через аналогичное окно в полюсном наконечнике 9.С помощью шунтирующих регулировочных резисторов 24 устанавливаетсястепень влияния каждой из катушек 19на глубину термокоррекции температурной погрешности магнита 8.Для исключения влияния термо-ЭДС 55в узлах соединений электроэлементовсхемы весов все ее компоненты выполняются с максимальной плотностью объемной компановки, располагаются в непосредственной близости от магнито 5 135 провода 7 (фиг. 3) и изолируются от внешней среды двумя слоями 27 и 28 термоизолятора и экраном 29.Каркас катушки 19 датчика температуры магнита выполняется из материала с высокой теплопроводностью (медь, алюминий, бериллевая бронза и другие). Обмотка катушки 19 выполняется иэ медного провода, наматываемого бифилярно с целью исключения появления собственного магнитного потока обмотки, Катушка 19 устанавливается в отверстие магнитопровода 7 или полюсного наконечника 9 по посадке и крепится теплопроводящим клеем (например, силиконовым).На выходе буферного усилителя 6 Формируется напряжение, эквивалентное истинному значению измеряемой массы, поскольку значение компенсационного тока 1 с выхода регулирующего усилителя 12 коррректируется сигналами Ь 1 и д 1 темпераурных поправок на погрешность измерения при уравновешивании значительных масс от саморазогрева катушки 10 компенсатора 6 и постоянного магнита 8, имеющими соответствующую величину и знак.Поэтому на инвертирующий вход буферного усилителя 16 поступает ток, строго эквивалентный измеряемой массе, числовое значение которой с высокой точностью измерения считывается с цифрового индикатора 15, имеющего емкость 10 - 10 ед.5 2235нечником постоянного магнита, датчиктемпературы постоянного магнита, аналого-цифровой преобразователь, выход 5которого подключен к цифровому индикатору, и источник питания, о т л ич а ю щ и е с я тем, что, с цельюповышения точности, в них введеныдва дифференциальных усилителя, двааналоговых преобразователя сигнала ибуферный усилитель, причем другойконец катушки силового компенсаторасоединен с инвертирующими входамидифференциальных усилителей и однимвыводом датчика. температуры постоянного магнита, другой вывод которогосоединен с неинвертирующим входомвторого дифференциального усилителяи с инвертирующим входом буферногоусилителя, к,которому подключены выходы аналоговых преобразователей сигнала, входы которых соединены с выходами соответствующих дифференциальных усилителей, неинвертирующий вход Б первого из которых соединЕн с выходом регулирующего усилителя, выходбуферного усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а его инвертирующий вход - с источником питания, причем дифференциальные усилители, буферный усилитель и аналоговые преобразователисигналов расположены на магнитопроводе под постоянным магнитом и изолированы от внешней среды двумя слоями 16термоизолятора с внутренним экраномиз теплопроводящего материала.Формула изобретения 1. Весы с электромагнитным уравновешиванием, содержащие коромысло с датчиком отклонения, подключенным к входу регулирующего усилителя, выход которого соединен с одним концом катушки силового компенсатора, закрепленной на коромысле и размещенной в зазоре между магнитопроводом и нако 2. Весы по п.1, о т л и ч а ю - 4 щ и е с я тем, что в него введеныдополнительный датчик температуры, выполненный в виде медной катушки, расположенной у другого полюса постоянного магнита и контактирующей с 4 ним, причем катушки обоих датчиковтемпературы шунтированы резисторами и соединены между собой последовательно.1352235 фиГЗ Составитель В.ШиршовТехред М,Моргентал Корректор И.Муска Редактор М.Петрова Тираж 694 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 5553/36 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проект аоектная 4