Электромагнитные цифровые весы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) 1 С 7 ТЕНИЯ АНИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ПНТ СССР ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский завод "Госметр" Ленинградского производственного объединения "Вибратор"(56) Авторское свидетельство СССР У 1200132, кл. С 01 С 7/04, 1984.Авторское свидетельство СССР 9 1150492. кл. С 01 С 7/04 1983., (54) ЭЛЕИ.РОМАГНИТНЫЕ ЦИФРОВЫЕ ВЕСЫ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения. Для этого чувствительный элемент 1 с чашкой 2 для груза 3 подвешен на упругодеформируемой подвеске 4 исвязан с электромагнитным компенсатором в виде .катушки 11 и магнита.Для компенсации жесткости подвески4 и токовводов 14 катушки 11 испапьзована упругодеформируемая система23 в виде. пружин, одни концы.которыхзакреплены на кронштейне 20, прикрепленном к чувствительному элементу 1, а другие через узлы 26 и 27выборки веса тары связаны с основанием 28 весов. Натяжением пружинкомпенсируют вес чувствительногоэлемента 1 и половину веса наибольшей нагрузки. Отсчет веса производится по блоку цифрового отсчета 45 иотсчетному устройству 46, которыечерез аналого-цифровой преобразователь 44 связаны с выходом усилителя16 некомпенсации. 5 з.п. ф-лы, 5 ил,15 Изобретение относится к весоизме"рительной технике, в частности квесоизмерительным устройствам сэлектромагнитной системой уравнове 5шив ания,Цель изобретения - повышение точности,На фиг.1 представлена общая схема весов; на Фиг.2 - то же, вид 10сверху; на Фиг.3-5 - .варианты выполнения упругодеформируемой системы еВесы содержат. подвижный чувствительный элемент (ЧЭ) 1 с верхней. грузоприемной чашкой 2 для измеряемого груза 3, подвешенной на упругодеформируемой подвеске 4, например,параллелограммного типа, состоящейиз лент пружин 5 " 8 и Rромежуточных рычагов 9 и 10, Чувствительныйэлемент 1 снабжен катушкой 11, размещенной в зазоре 12 электромагнитного компенсатора 13 и подключеннойчерез "безмоментные" токовводы 14к выходу 15 усилителя 16, флажком 17преобразователя 18 некомпенсации(ПН), подключенного к входу 19 уси- .лителя 15, а также кронштейном 20,на котором жестко закреплены первыеконцы (механические выходы) 21 и 22упругодеформируемой системы 23.Вторые концы (механические выходы)24 и 25 упругодеформируемой системы23 соединены через узлы 26 и 27 выборки веса тары, создающие растяже"ние ЬЬ, и йЬи аоответствующиет арировочные усилия Р иРу р соснованием 28. Для формирования упругодеформируемой системы 23 исполь Сэуются элементы типа винтовых пружин 29 и 30 (или лент, спиралей ит.д,), выполненных из материала стемпературным коэффициентом линейного расширения, равным температурному коэффициенту линейного расширения упругодеформируемой подвески 4и его лент 5-8,Для увеличения стабильности упругодеформнруемой системы 23 винтовыепружины 29 и 30 (фиг.2) выполненыс намоткой в противоположные стороны, закреплены своими концами 21 и22 на кронштейне 20, а концами 24 и25 - на общей планке 31, подсоединен ной к узлу 26 выборки веса тары, при"чем пружины 29 и 30 расположены симметрично и по обе стороны относительно оси О, 0 упругодеформируемой подвески 4, поскольку в этом случае "прразитные" моменты М и И раз П 1 пуф виваемые при растяжении пружин 29 и 30 на расстояние Ь направлены в противоположние стороны и не вызывают дополнительного разворота подвески 4 вместе с ЧЭ 1. Место установки пружин 29 и 30 выбирается из конструктивных соображений в любом месте ЧЭ 1, в том числе и по линии 00 ЧЭ 1 и его чашки 2, а также справа от последней.Кроме этого, кронштейн 20 снабжен дополнительным упругим элементом (пружиной) 32, имеющим на порядок меньшую жесткость по отношению к пружинам 29 и 30 и растяжение которого на величину аЬ позволяет обеспечить большую плавность тарирования ЧЭ 1, т.е. плавность выборки его "мертвого веса" (фиг.2). Дополнительные упругие элементы 32 могут быть выполнены как парными (с намоткой в противоположные стороны), так и одинарными, поскольку вносимые ими "паразитные" моменты скручивания на 1порядок меньше . моментов от "основных" пружин 29 и 30, создакщих повышенное значение усилия Р, .Упругодеформируемая система 23 может быть выполнена в виде двух или более концентричных винтовых пружин 33 и 34в том числе различной жесткости и намотанных в разные стороны, расположенных внутри друг друга и находящихся в одной и той же температурной зоне, .вследствие чего их температурные развороты минимальны. Кроме этого, с целью дополнительного повышения точности пружины 35 упругодеформируемой системы 23 могут располагаться в полости 36, выполненной,внутри электромагнитного компенсатора 13 и магнита 37. Один из концов 38 пружины 35 закреплен на ЧЗ 1, а другой конец 39 растягивается на расстояние Ь, создавая тарирующее усилие Р . Пружина 35 размещена вдоль вертикальной оси 0 0 по центру (точка С) чашки 2.Жесткости всех видов пружин 29, 30,32,33,34 и 35, используемых для создания тарирующего усилия Рт, выбираются пониженными по отношению к жестко,сти С , составленной из жесткости ЧЭ 1, преобразователя 18 не- компенсации, усилителя 16 и катушки14 50 11, а также жесткости, вносимой упругодеформируемой подвеской 4.Закрепление верхних концов 24 и 25 пружин 29 и 30 на основании 28 после создания усилий Р, и Р осуществляется стопорными винтами 40 либо путем электронной сварки, клейки и т.д. Узлы 26 и 27 выборки веса тары выполнены, например, в виде микро- подач 41 с направляющими 42, перемещение которых осуществляется от микровинтов 43, закрепленных с возмож- ностью вращения в основании 28.Выход 15 усилителя 16 соединен с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 44, производящим формирование сигналов Я 1 и Я в цифровом виде, пропорциональных уравновешиваницему току 1, для блока 45 цифровой обра ботки и далее для цифрового отсчет- ного блока 46. Упоры 47 служат для ограничения смещения 61 ЧЭ 1.Весы работают следующим образом.В исходном положении на грузопри- емную чашку 2 устанавливается груз 3 с весом, равным половине наибольшего (предельного) веса нагрузки веРмвкссов - в - . При этом упругодеформиру 2емая подвеска 4 стремится опуститься на нижний упор 47, "выбрав" расстояние Ь 1. Пружины 29 и 30 упругодеформируемой системы 23 растягиваются на расстояние АЬ вручную или при помощи узлов 26 и 27 выборки веса тары до тех пор, пока не произойдет эквивалентная силовая компенсация ЧЭ 1 в "сборе" по его "мертвому весу" и по половине веса наи-. большей нагрузки, т.е, когда ЧЭ 1 вернется в исходное состояние, а флажок 17 будет находиться в центральном сбалансированном положении относительно преобразователя 18 не- компенсации. При этом выходной сигнал 611преобразователя 18 равен нулю и компенсационный ток 1 на выходе 15 усилителя также равен ну" лю.При последующем наложении на чаш" ку 2 груза 3 весом Р, отличным от Р кЧЭ 1 вместе с флажком 17 стре;2мится отклониться вверх или вниз в зависимости от величины измеряемого еса Р; если величина веса Р мень 606184ше половины наибольшей нагрузкиРия Р -мь-с то ЧЭ 1 с флажком2" 2517 отклонится вверх, значение сигнала некомпенсации йБтаково, чтоусилитель 16 формирует компенсационный ток 1определенной полярнос-"ти, при которой происходит силовое 10 "подтягивание" катушки 11 вниз;если величина веса Рбольше псдоРмасвины наибольшей нагрузки - Р ) -" то ЧЭ 1 с флажком 17 отклонится вниз, значение сигнала некомпенсации Ютаково, что усилитель 16 формирует компенсационныйток 1 противоположной полярности,к1при которой происходит силовое подтягивание" катушки 11 вверх, Поскольку амплитуда тока 1 пропорциональна разности между весом.Р изРмаксмеряемого груза 3 и весом --- поло-2вины наибольшей нагрузкиК 1 =РРм ск х 2 где К - масштабныи коэффициент,то значение измеряемого веса Р имассы шх (с учетом изменения знакатока 1) равноР = - Ф К 1Рмсх 2 - кф35 (-ф- + К 1 )Р ксх2 -где я - ускорение свободного падения. АЦП 44 производит преобразованиезначения тока 1 в цифровую форму,после чего соответствующие сигналыпоступают в блок 45 цифровой обработки и фиксируются отсчетным блоком 46.4 Поскольку в данных весах величинамаксимального тока 1, той илииной двусторонней полярности, соответствующего наибольшей возможнойсиловой нагрузке +- , в два разаРмакменьше величины тока 1 однойк макси той же полярности, соответствующего наибольшей возможной нагрузкеР, в известных электронных весах, 55 1 = - "-"", то при прочих равныхусловиях "параэитные" тепловые выделения пропорциональны квадрату 1и в предложенных весах они будут вчетыре раза меньше, чем в.известных. Уменьшение тепловых выделений существенно уменьшает уходы компенсатора весов и его магнитной системы, снижает искажение линейных размеров в силопередающих звеньях и т.д.Кроме того, полное исключение компенсационного тока 1 расходуемого на "выборку" "мертвого веса" ЧЭ, еще больше снизит тепловые выделения в катушке и улучшит показания весов.Использование в весах упругодеформируемой системы в виде разно" направленных пружин иэ термостабидизированного материала позволит снизить температурные смещения ЧЭ за счет двух упругих систем, а уменьшение жесткости упругодеформируемой системы по сравнению с жесткостью упругодеформируемой подвески позволит улучшить точностные показания весов за счет приближения их характеристик к статической сис" теме регулиров ания.,10 20 25 Формул а из обр ет ения 1. Электромагнитные цифровые, З 0 весы, содержаиде чувствительный элемент с грузоприемной чашкой, закрепленной на упругодеформируемой подвеске, установленной на основании, и электромагнитный компенсатор, катушка которого соединена с выходом усилителя, с которым соединен цифровой отсчетный блок, о т л и ч а ю щ и ес я тем, что, с. целью повышения точности, в них введены упругодефор мируемая система и узлы выборки веса тары, причем одни механические выходы упругодеформируемой системы закреплены на чувствительном элементе,а другие через узлы выборки веса тары связаны с основанием, при этомупругодеформируемая система выполнена с жесткостью, величина которойменьше суммарной жесткости упругодеформируемой подвески и электромагнитного компенсатора.2. Весы по п.1, о т л и ч а ю щ ие с я тем, что упругодеформируемаясистема выполнена в виде двух и более упругих элементов, одни из которых имеют на порядок меньшую жесткость по сравнению с другими,3. Весы по п 1, о т л и ч а ю -щ и е с я тем, что упругодеформируемая систеМа выполнена в виде двухи более винтовых пружин, намотанныхв . противоположные стороны, причемпружины расположены симметрично ипо обе стороны относительно оси упругодеформируемой подвески чувствительного элемента.4. Весы по п.1, о т л и ч а ю щ ие с я тем, что упругодеформируемаясистема выполнена в виде двух иболее концентричных винтовых пружин,расположенных внутри друг друга.5. Весы по п. 1, о т л и ч а ющ.и е с я тем, что упругодеформируемая система выполнена в виде винтовых пружин, изготовленныхиз матери- .ала с температурным коэффициентомлинейного расширения, равным температурному коэффициенту линейного рас"ширения упругодеформируемой подвески,6. Весы по л.1, о т л и ч а ю -щ и е с я тем что магнитный компенсатор выполнен с центральной полостью, в которой вдоль вертикальной оси симметрии чашки весов размещена упругодеформируемая система.