Весы с электромагнитным уравновешиванием

) 4 - с 11 -г 02 ЗОБРЕТЕНИ ПИ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ГЫ (. ВЕШИ бретен ехнике ык взв мвгни рения. ически 6353 х,24. (.268(088 81го 1)скн снял тельство (н:(,1342, кл г 1 01 .1 7 02, 1982. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(57) 11 зотельной тдля оч,тействияпри измесилометр5 ЭЛ Е КТРО,Ч АГН 11 Т 11 Ы,Ч ВАНИЕ.ЧОтносится к весоизмери. и может быть использоввно еьпиввний в условпяк во - ныл полси помс., и тнкже магнитн н 1 восприимчивости и мето,(ими Цел ьк) изоб513ретения является повышение точности и рас. ширение диапазона взвешивания. Весы с электромагнитным уравновешиванием со. держат коромысло 1, трансформаторный преобразователь 5 отклонения, подвижныйй элемент 4 которого в виде полого цилиндра из немагнитноп проводяшго материала подвешен к одному плечу коромысла 1, генераторная катушка 8 подключена к генератору 22 высокой частоты, а две одинаковые приемные катушки 10 и 11 расположены соосно с генераторной катушкой 8 на одинаковом расстоянии от ее центра. Весы также содержат усилитель 19, фазоврзшатель 20, регистратор 21, усилитель 23 мошности и электромагнитный компенсатор 12, подвижный элемент 18 которого выполнен полностью идентичным подвижному элементу 4 трансформаторного преобр;зователя 5 отклонения, подвешен к другому плечу коромысла 1 и расположен в коль 5065 51015 4цевом зазоре между 3)олкка ми броневого сердечника 13 электромагнита переменного тока. Катушка 16 электромагнита и катушка 17 возбуждения элктцмагнитного компенсзтора 12 выполнены двухсекционными, секции каждой из катуццк 16 и 17 расположены нз центральном стержне сердеч. ника 13, выполненного из диэлектрика, по об стороны от выступа образуюшего один из полнков электромагнита. При этом секции катушки 16 вклн)чцы встречно и соединены с выходом усилителя 23, а секции катушки 17 включены последовательно и соединены с выходом регистратора 21. Приемные катушки 1 О и 11 преобразователя 5 отклонения соединень встречно и послдонатльно подключены через усилитель 19, бззоврз 331 зтель 20 и регистратор 21 к катуш. ке 17, и вход усилитля 23 подключ(н к Н 1)ходу генератора 22 1 илИзобретение относится к весои мритльной тхинке и может быть использовано ;1,)я ТО 33)ь)х взвешиваний при проведнии исслдовдний и количественных знзлизов в условиях воздействия зцдчительных элек 1 цмагнитных нолей помех.11 ель изобретения - иовы шциточгцк ги и расширение;1 идцдзона взвешивания.1 з чертеже изображена схс м;3 иредлдгасмых весов.Б(сы сод(рждт коромысло 1, которое при помои(и опорной призмы 2 устдцов.но цд поду шке 3. К одному из ц,)еч коромыслд 1 подвец)33 подвижный элемент 4 трансформаторного преобразоватсля 5 отклонения и грузоприемная чашка 6, на которой рззмешн взвешиваемый груз 7. рансформаторный преобразователь 5 отклонция сктоит из генераторной катушки 8 с ферромагнитным сердечником 9, двух идитичцы.( примных кагушек 10 и 11, расположенных соосно г(нераторной кзгу 3)к. 8 нз одинаковом рзсстяции от е центра и подвижного элемецтд 4, выполненного из немагнитного проводя п 1 его материала в ниде полого цилиндра. Электромаг)ит)33 й комиенсатор 12 выполнен в виде нецодвижно закреплснного на основании весов электромагнита переменного тока, состоящего из маг 33 Тодиэлектрического сердечника (мзгнитопроводз) 13 броневого типа, полюса 14 и 15 которого образованы выступами на центральном стержне и стенках сердечника, двухсекционной катушки (обмотки) 16 электромагнита и двухсекционной катушки (обмотки) 17 возбуждения, а также подвижного полого цилиндра 18, идентичного по форме, размерам и материалу 330 дв)(жном элементу 4 трансОрм)31 орОГО иробр(зов(Т(.353 1) ОТК,1033.- 133(я,13 ух(кц)303 ныкиту(пки 16 и 17 элктромзгнитд 16 и возбу ж,ц ция согн(1 г 3(. Нн рдзмеп 1 ецы ца центральнох ст. ржи с р.чникд тдк, что скции кж,101 и.) к;в шск р)3(и(А 10 Жс 31 Ы цо Об 10)ОНИ ( Г ио,30 ОН 30 14 и 15 сер 1(ч 33 К(3, 1)ри э 0 м кдт) ики16 эЛЕКтрОМЗГНИт; ВКЛК)Ч(НЫ НСтр(ЧН 0, д сК 11113 КзтиК)3 17 ВозбЖЛ(333353 вк,1 Нч(цы с 01,111 но. 1 Одвижныи НО.ыи ци.13313;1 р 18 с НОГ 0 д)30 нодвс шн к коромылу 1 в(Ов гак, ц ТО 0 Н Р 33 3 О,3 О Ж(. Н В КО.11) Ц(. ВО М З и 3 О Р ( 35 мжду плюсов сердчцикз (магнити)0вода) 13 элктромзгнитз игр(м 3333030 гок,) 11 ри(.мныкзтуцки 10 и1 1 робр)зо дателя 5 откло)ц ниц (0 д 333 ны 3)стрчцо и подк,)к)чецы к входу усилит(ля 1, 40 (ь)ход) котороо через фззоврзп(3 3(ль 2и ргнсгратор 21 3)одклки)3333 .13 ухсс кциоццзя катушка 17 возбуждиия К в 1 ходу 3 с нрдтора 22 высокой час г( гы и;1 ключ( ны 33(.рзторцая катушка 8 цробрдзоидт,я 5 Откло 3333(я и вход усилителя 23 м 033(носи, 45 к выходу которои цодклк)чена дмхс(к)13033 цзя катушка 16 э 3 ктро.Лз)н 5)тд комн 3 а- тора 12.В(сы р;)ботзют с.)дюц 31 х Оорззом.11 ослвключения нсов сигнал с вых 0,1 агс нерзтора 22 высокой частоты подается 50 цд усилитель 23 мошносги, усиливаетсяим и постуцдет в двухкционную катушку 16 электромагнита комценсаторз 12. Т 1)к кзк скции катушки 6 вкг)науч 3)ь вс)речено и расположены ца цнтральном стержне сердечника 13 цо Обе стороны от выступа, обрззуюшего олин из его цолкков 14, 55то магнитные потоки 24, создана 3 ь)е перс.миным током, прогк,к)п 1 им по обоим сек5 50(5циям катуцки 16, будут направлены встрчно и здмкнутдя вдоль обозначенных пунктиром линий 24 В результате межлу полю сами 14 и 5 сердечника 3 электромагнита комценсатора 12 возникает переменное мз. нитное поле. Амплитуда индукции В магнитного поля пропорциональна амплиту,с переменного токд в катушке 6, ос) дюцегося в процессе работы, а частотд равна частоте сигнала на выходе гцрдторд 22 высокой частоты Одноврсменно сигнал с выхода генердгорз 22 высокой частоты 1 остх пает на генераторную кдтупку 8 трансформаторного преобразователя 5 отклонения. 11 ри наложении груза 7 на чашку 6 весов, коромыслоОтклоняется ст положения равновесия, что цриволит К БОЗН И КНОБСНИ К НД БЫ ХОЛ. ВСТРЕЧ НО ВКС 1 К)- ченных цримных катушск 1 О и 1 транс. форматорцого црссбразователя 5 отклонсНня СИГцдлд ПСрМСННОГО тОКа. УрОБНЬ си Гнс.13 н с Вы хо, р(061) с зОВдтс л я 5) От КГ 1(Н,.1 И Я 11 РО 1 РИс 1.и М ЛХ Тк,ОН.1115 коромыс,дОт цоложения рационсия, 3 С ГО фа Зс Зд БИ.И Г ОЗ НЗЦРД БС 1 Н)1 Я Ц.РС М Шция ВНИЗ ИЛИ ББ р 7;) ц,сЧЗ КОрОМЫЛ, связанно с подвижным элеленточполым цилин.рсм 18 пробразовдтеля 5 о(кл 7- н.ция Фд:13 си нзлз Отклонс ния изменяется нс 180 цри цсрсхо;е коромыслс) (рс цолож( ци( рдвцовс ия (.и.Нз,1 отк,)ос ния псрсмс ншго тока цступдст ца вхо, уси 1:- тля 19, силивдся и чс",ез ф,зоврдшдтель 20 и регистратор 21 подается в лн 7 хсекционц к кдуц)кх 17 Бозбу жлени я.Тк к;к сскции к 1 гушки 17 Бобуж.Ния Бккчс ны соГдсцо, (О магнитные потоки, созлдвас мыс цроткдкшим по ним перс мсц ЦЫМ ТОКОМ, ИМС 10 Т 0;Инс)КОБО НЗИР)БЛНИ. В результате магнитный поток 25, созлдвземый катушкой 17 возбуждения, здмык;- ется цо центрально(х и боковым стржням серл(.чникз 18 вдоль обозначенных цхнктиром линий 25Тзк как мд(.цитно сопротивление с р. дечника 8 в тысячи раз меньше сопрс- тивления воздушного зазора между полк- сами, то практически весь магнитньй поток 25 возбуждения цройлет цо серлчнику 13, а потоки рассс ивдния, в частности Б межпогк)сном пространстве, будут прецс - брежимо малыми.с ремс ный магнитный ноток 25 ндво- дИТ Б ОЛОм цс м с 11 НИТНГ) м Гро воляИс 71 цилиндре 18 кои)цсз Горд 12 тски Ф) ко вихревые токи), которьп замыкаются цо Окр 7 ж нос ям 1 ж 1 и им В цлоскостя х, цс р- ЦЕНЛИКУЛ ЯРНЫ Х ОСИ ЦИЛИНДРа. А Ч Л ИТХ (Гс) этих токов прямо процорциональна амплитуде наводящео их магнитного потока 25, т е. току катушки 17 возбуждения, и ооратно пропорциональна удельному электричес кому сопротивленик) материала Ило о цилиц,рз 18, 3 также зависит от геометри ческих;)азмеров последнего. 1 двслс цны( токи образуют суммарный навсденный крхговси ток полого цилицлра 18, чдстс)та которого равна частоте тока возбуждения. 1 дведенный ток отстает по фазе от тока Бо буждения на 90 и равен= - .к Ь яг(о( - 7 1 Р 11 О 20 40д срслцее за периол:( = - )(Всс,7 Г= - )р( В 1:лВ,дмплитула магнитной ицлукци и переменного поля между погксд 7(и 4 и 5 элсктромагнид комценсдтора 12;ллицд рабочего учасКд крхговоо тока цологс цилиндра 18;(50 аким образом, среднее зд периол зцд чсцихрдвновешивак)щей силы (, лсйсгвук)- и"1 ц; Нолый цилиндр 18, цроцсрциондльно м 1 ГБтхдноху (или Лсствхк)цемх зцдамплитуда переменного крхового тока, протекающего в Голом цмдг юггном проводящем цилиндр 18;р - удельное электрическое соцротивление материала полого цилиндра 18;1 самплитуда переменного тока цротекающего по катушке 7 Бозбхжления,частота тока возбуждения;угол сдвига фаз межлх ) оком возбуждения и круговым токомцилиндра;коэффициент учитывак)ший геометрические размеры полого цилиндра 8Ерхговой ток, протекак)п(ий цо стнкдм 25 11 .Бижцоо полого цилинлрд 18, цахоляшсося Б зазоре между полюсами 14 и 15 э, кромдпита компенсаторд 12, взаимолейБт с магнитной инлукписй ИеремНногоноля, 7 лдвдемой электромагнитом. В р,Г;тс этого Взаимодействия Бо никдет 30и: (,;си)ствуюцзя на полый нилин.1 р 18и Б)чИскпсдн ксРомысловесчв в цолс- книс, близкое к исхолному пол)жс нис ;7:Н 1 н(сия. В сг 1 учдс сБИ)лсния фс);р)1(ого тока в иолом ци.1 ицдр 18 с фаонинон индукции 13 ноля мжлу цо 1 к) 35 ,171: 14 и 13 эг 1 ктромдгнитд кохИсн.;тор;. мгновенное зндчснис урдв(говсци(Бю и;й си ы , будет равног - 1 К 1 ( В,х 1(=( (цецию протекающего )ю нему крупного тока, т.е. току катушки 17 возбуждения, д слсдовзтельно, углу отклонения коромыслаот положения равновесия. Направление лействия силы зависит от направления кругового тока в полом цисиндре 18 и индукции магнитного поля между полксами 14 и 15 электромагнита компенсатора 12. Тдк как ток и инллкция изменян)тся с олиндковой частотой, то направление лействця силь Не изменяется со временем. Мгновенное же значение силы изл)ецяется от нуля ло максималы)ого с улв)Нцсй частотой Олцако циклическое изменение силы с частотой лаже в несколько лссятков Гц (а тем более выше) в силу инерциоцнссти коромыслдНе приводит к е.с ко. Лсодцццм ИЛИ РаКДЧИВДЦИЮ И НЕ НДРУП)аСТ нормальной работы весов. 1 сключецис фазового Лвигд межлу круговым током и магци Ной инлукцией с)бс спсчивзет полл чние максимального лрдвц)Веп)ивдю)пего усилия пГ)и Выбрсных пдпмстрах компенсзторз.Г 1 ри этом мап)итцый )иток 24 )вухсс кписн)цой катушки 16 элктромдгци)д ц влияет нд )зличину крлгсвых токов в полом цилинлрс 18, тдк кзк вектор мдгци ной инлукциц созлзвдчоган й ма нигцс)г) Нс)ля направлен В межцс),)н)сном про)рзнстве перценликулярцо поверхности полого пилицлрд 18 В свок оцерель, магнитный поток 25, лвухскциоццой катушки 17 вс)- буж,сниц, )шволяший круговыс токи в полом ццэ)ицлре 18, не влияет нд зндццце мд- нитцсй индукции в межполюсном протранс)ве ссреечник,: 3 элктрочзгнитд кочпн сд)орд 12, т,)к кдк и),Нп)стью здчыкдет я пс) ссрлццикч 1 5. 1 Оэт)л Тяговая )р)к тсристцка цреллдгдемых веОв стро)о,)инейцд. В то же время наличие серлсчника 13 увеличивает .Нцллктцвную связь чжлу катушкой 17 возбл и;)ения ц полым сцлицлроч 18, д сс)ел)зззг)ьц. и цаво.сцл)ьс в цем крлговые токи. Б результд)с рзко возрастает тяговое усилие элктрочдгнит. ного компенсзтора 12 т.е. значит,)ьцо рзсширястся;цапдзон двточз Ическо о взвешивания Выполненис ср ц ника 13 элсктрочзгнитд из мзгццтолиэ,ктрика высокочастотного мз гцитцо о чд сериал; Но )ьцлят усиленный сигнал с выхолз трансформаторного прсс)бразовдтеля 5 отклонения ц).звать в катушку 17 возбуждения электрочдгцитного кочпецсатора 12 без преобразования его частоты, что, г)зусловно, новыНзт точность переЛаци си нала отклон ция, а слеловатльно, и точность взвс ц)цвднця. В результате выпочцция серлс )цика 13 из магццтодиэлектрикд значение мд нитной инлукции в межполюсцом пространстве электромагнита снижается (по сравнению СО СЛуцдМ, КОГЛд ОН ИЗГОТОВЛЕН ИЗ эзК- тротехнической стали или феррита, д цдстога возбуждения не превышает нескольких сотен Гц), олцако это снижение во чцогс) рдз 5 10 15 20 15 30 35 40 45 50 55 перекрывается увеличением значения наведенных в полом цилиндре токов, как за счет усиления индуктивной связи между катушкой7 возбуждения и полым цилиндром 18, так и за счет применения токов возбуждения значительно более высокой частоты.Таким образом, использование преллагаемых весов позволяет, во-первых, исключить влияние поля электромагнита компенсатора 12 на наведенный круговой ток в подвижном элементе - полом цилиндре 18 и одновременно исклк)чить влияние поля катушки 17 возбуждения на поле в межполюсном пространстве электромагнита, а также линеаризовать тяговую характеристику электро- магнитно)о компенсаторд 12 и, следовательно, повысизь точносгь взвешивания, во вторых, усилить индуктивную связь между катушкой 17 возбуждения и полым цилиндром 18, благоларя чему значительно увеличить тяговое лсиг)ие электромагнитного компецсдтора 12 и расширить лиацазон взвешивания в сзорону больших значений, в.третьих подавать с игцал с выхолд трансформаторного преобразователя 5 отклонения в катушку 17 возбужления элкгромзгнитноп) компецсдторд 12 без пресбразовдния частоты си ндлз, т . уменьшить погрешность цр- лдчи сиНала отклонения и повысить точ. ность взвсшивания.Пз)с) Выл изгс)ов,ц макет преллзачых звтом дти и ских весов с элс ктромз - цитць)м ) рзвцовешивацием, В чдкеге использованы оновные летали и узлы серийно выцускдчых в.сов гипа В.1 Р -20 г. (:ерлс цник элс к ромаНита перчнного тока к)чинедтсрс клес и из набора ко,)си мд нигоэси к рцкд марки Р 20 рдзличцогс;)цдметра и стержня, имеющих нзцдэ)ьнук ма Гни Гпл к) прс)ницземость ОКО.)О 1 О, Двл хс"ццонцдц обмотка электр)мап)цта одер. ж цт 600 вцтков проволз ГЭВ - 2 диаметром 0,4 мм Расс тояние чежлу полюсами в ксльцевом зазоре электромагнита равно 6 мч, срлций диаметр зазора равен,51 мм, з высота ца)к)ссв равна 20 чм. Сбл)с)ткз всз)л жлс ци; э,)ектрол)агцитного компенсзтора, прс,)цззцдченндя лля цавслеция .),1 С в у рдвцовс п)ивдющем полом электропроволяшсч нчдп итцом цилиндре состоит из двух встрсчцо включенныхскций по 100 витков в кзж,сй проволд Г 1 ЧВ лизчетроч 0,2 мм.Ур)Вцсвпцваюпсий цилицлр, выполненный из алюминия, свободно подвешен к коромьилу вес)в и имеет внутренний диаметр 2 Мм. внешний диаметр 31 мм, а высоту 15 мч. 1 ри токс на вь)холе усилителя, равном 0,2 Л, электромагнитный компенсзтор развивает усилие ло 6500 мг.Прсбрзовдтель отклонения коромысла весов сосгоит из генераторной катушки, двух НГНл)н )х, расположенных соосно с генер,)торной, и цоЛвижцого элемцгз, вьшол(.от ни т.н М Ъ л ко в Р.ктвд Л Ренин Тех рсл 1 Вр Корректор С). 1 инде Яака(Ь, 41 Тираж ббц 11 о ли и с н е 15111111 И Гос) ларствснноо комитста ио ив;брет ниим и откртиил ири К 11 Г :(;(:Р 1130,5. Москва. Ж 35, Ра)гискан наб., ь 4 5 ииволствегио-иаитеавский комбинат 1 т п, г Ужгороь ) а аг арин 101цен нОГО и Вил(. пили нлра, иденти ч НОГО по форме, рззчрдч и материалу подвиж- НОМУ ЭЛСМСЦТХ ЭЛЕКТРОЛДГНИТНОГО КОЛинсатора и рззмспи нного В кольцевом зазоре между гецердтсрцой и приемной катушками. Подвижный элемент подвешен к коромыслу весов. Гснераторная катупка имеет 400 витков провола ПЭВ - 2 ли амтром О,1 мм, приечныс - по 200 витков такого ж провода.Генератор высоксй частоты собрдц по схемс мостом Вицз нд опердционнол( усилителе Е 544 У;.(1. СтзбигИздция амплитуды выходии о сигнала генератора осуществля) ся с ючощью отрица тельной обратной связи по пиковым значниям выходного цдпряжния. 1 астотд генерации Выбрана равной 100 кГц.Усизитесп мощности собран по авточ- бильн й схем, из(.гировднными полксами источцикд ццзция и язем тенцой динамической ср шй токои В Вьхолном каскдлс усигИтл 51 лОпиост и причцены транзисторь ЕТ 803 А В кдчсвс уси,(ителя испо.ьзова(гд чикро хс мд 1 л 544,11, а фдзоврдиатель цосРкц по стд ц вд ртной схем( Ре(истрзция чдссы Язв.шив, мого груза осуществлягся с почощью во,гьтметрд типа В 7 28 цо пд:Вцик) цапряжсция переменного тока нд обрдзцовоч рзисторе. 11 спытания мдк( 1;1 цок,лили, что, В рсзлльгд И С К,КЧ ( Ц И Я В, 1 И 51 Ц И Я П 01 Я ЭЛ Е Кт Р 0 Л 1 Д Г Ц И 1 1 компнс,горд 12 н(1 ток В полоч нилин(рс 18, и пог 151 кдтчп(ки 17 Воз)лжлсци 51 ц 1 По 1 С В М(+По,1 К)СНОЛ 1 ПРОГ РДЦСГВС ЭГ 1 СКТРО. чдгцита. и гак куси кция ицллктивцй связи мс ж.(л кдтчшкои 17 ВоОл клсция и по,ым цилицлрол 18, и исклк)чс ния лвойцогс прсобрзовдция частоты сигнала 0 т к 1 0 н е ц и 51, и р с, (л ( Г (1 с м ы с В (. с ы с э, с к т р 0- мзгнитцыл урдцЯ(иивдним обспечивдкт повышени( точнссти взвсцИвдния в 3 5 рдз и рдсшир ция диапазона Взвешивания В О рд( В сторону больших зцдчсций Весы с электромагнитным урдвновс ци.вдциеч, содержащие коромыслс, трансформаторный преобразователь, связднцыи с оли им плечом коромысла, электроч д гн итн ы й кочпенсатор, связанный с другим плечом коромысла, генератор высокой ч;стоты, пс рвый усилитель и регистратор, причм тр;Нсформдторный преобразователь Вклк)чзт В с.бя первый чл Вствительный элемс и Г, Выполинный в виде полого цилиндра из кчд:- нитцоо проводящего материалд, гецрдгорнук) катушку, полключеннукт к гене рдторл высокой частоты, и две идентичные прием ные катушки, расположенные соссцо сгенераторной катушкой на одинаковом р,сст янин от ее центра, от,гичаопгпб. тс ч, что, с цслыо повышения точности и р;сцирЕНИя ЛИацаЗОНа ВЗВЕШИВаНИя, ОНИ СцдО+с цы фдзоврдщателем и Вторым усилитлел(, цри 20 этом электромагнитный компснсатор Выпол.нен в ниле замкнутого броневого срлс"1- цика с пентрдльным стержнем из мдгнитолиэ.к ктрического материалд, ца проИвоцо..жцых сторонах сердечника и нд цсцтр;и.ц 0 м с Г . р ж н В ы и ои (. и ы В ы с т л и ь, ( я ) рп(цньк друг к другу с обр(зов(пи( ч кольпвого зазора, второп чувстви г.ь г элс,кГг, идентичного первому и р;зчспк ицго в кольцевоч зазоре,;гвух лцухсскпи ццых катушек элктромагцит: и Во.блж.(с 30 ц и я, с и и и и которых р д з ч с п(е и ы и д ц с нр1,1,цч стржне побе стороны ог цыстлпо, причч секции В кдтушкэлскгроч; Ни 1, Вк,кнцы Встрчно и со.гипс цы с В,ч.1,л( пс рвлангИтл 1, д секции к(Л ц(ки и - бл,+ лсния вклк)чены со лдснс) и сос.(икц35Входом регистратора, прис:чцык,(л И.иВ КГ КЧ(. Н Ы ПОСЛ(ЛОВ(1 Т(та Ьцо ВСТРн1 (Р Вг орой чсли(сл ь, ф)зс) Вр(11 ц(тс,1 ь и 1 с 1 и с 1 рдтор .Ос;1 ин(.ны с кдтлнкОи Возл ж.ни я, ( Вх);1 п 1)НОГО усилит(.,зя полк.К)1(ц к ь( колу сцераторд высокой част)гы