Электронные весы

(51)4 Г 01 Г 7/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(57) Изобретение относится к весоизмерительной технике, к электронным весам с чувствительным элеМентом и ЯО 1527509 А 1 2передающими рычагами (рычагом) . Изобретение позволяет исключить погрешность измерения от изменения передаточного отношения передающих рычагов при температурных во"действиях окружающей среды. Электронные весы содержат чувствительный элемент 1 на упру" гих опорах 6 и 7, передающий рычаг с катушкой 10 силового компенсатора 11 и датчиком 13 некомпенсации, под" ключенным, к регулирующему усилителю 14, выход которого соединен с одним концом катушки 10, другой конец которой через опорный резистор 15 свя1527509 зан с общей шиной питания, и аналого-цифровой преобразователь 16, к выходу которого подключен цифровой индикатор 17.В весы введены два диффе 5 ренциальных Фотодатчика 21 и 22, каждый иэ которых выполнен в виде двух фотодиодов 23 и 24, 25 и 26, изготовленных на одной подложке, один 24 и 26 из которых затемнен, два операци-, 1 О онных усилителя 29 и 30, аналоговый сумматор 31, схема 32 масштабирования, схема 33 сравнения сигналов, источник 34 регулируемого опорного сигнала, схема 35 преобразования сиг нала. Плечи а и Ь передающего рычага 9 снабжены 18 и 19, в которых размещены с гарантированными зазорами дифФеренциальные фотодатчики 21 и 22) закрепленные через кронштейны 28 на 20 корпусе 3 весов и окна 27 которых направлены внутрь пазов 18 и 19, Температура плеч рычага определяется по интенсивности инфракрасного излучения. Для исключения внешних Факторов 25 Изобретение относится к весоиэмерительной технике, в частности кэлектронным весам с чувствительнымэлементом и передающими рычагами,Целью изобретения является повыше ние точности измерения.На фиг. 1 показана схема электронных весов; на Фиг,2 - конструкция дифференциальных Фотодатчиков, расположенных в пазах передающего рычага 40на Фиг.3 - разрез А-А на Фиг,2 (расположение Фотодатчиков относительнопаза плеч рычага и форма их крепления),Весы содержат чувствительный злемент 1 с грузоприемной площадкой 2,который связан с корпусом 3 весовпараллелограммной системой, содержащей пластины 4 и 5, связанные с корпусом 3 весов упругими опорами 6, а счувствительным элементом 1 - упругимиопорами 7,Чувствительный элемент 1 гибкойвертикальной лентой 8 связан с передающим рычагом 9, на котором закреплены катушка 10 силового электромагнитного компенсатора 11 и подвижнаячасть 12 датчика 13 некомпенсации,выход которого подключен к регулируюна гочность измерения температурыфотодиоды 23,24,25 и 26 дифФеренциальных Фотодатчиков 21 и 22 подключены к входом операционных усилителей29 и 30 дифференциально. В схему 33сравнения сигналов поступают сигналК -, с выхода схемы 32 масштабирования, эквивалентный действительномупередаточному отношению плеч а и Ьрычага 9, и сигнал К , эквивалентныйопорному передаточному отношениюплеч, с источника 34 регулируемогоопорного сигнала, с вьгхода системы 33сравнения поступает сигнал д К приращения сигналов К - К,., на вход схемы 35 преобразования сигнала, с выхода которой преобразованный сигнал пос"тупает на вход масштабирования аналого-цифрового преобразователя 16, приэтом выходной сигнал с него становится эквивалентным измеряемой массе,значение которой с высокой точностьюсчитываются с цифрового индикатора 17.3 ил. щему усилителю 14, связанному своим выходом с одним концом катушки 10, другой конец которой через опорный резистор 15 связан с общей шиной питания. К выходу аналого-цифрового преобразователя 16 подключен цифровой индикатор 17. Плечи а и Ь передающего рычага 9 снабжены пазами 18 и 19, а ,сам рычаг 9 закреплен на корпусе 3 весов с помощью крестообразных упругих опор 20В весы введены два дифференциаль" ных Фотодатчика 21 и 22, каждый из которых выполнен в виде двух фотодиодов 23 и 24, 25 и 26, изготовленных на одной подложке, один иэ которых24, 26 затемнен (непрозрачным материалом эакрыто окно 27). В пазах 18 и 19плеч а и Ь передающего рычага 9 размещены с гарантированными зазорами дифференциальные фотодатчики 21 и 22,которые закреплены через кронштейны28 на корпусе 3 весов, окна 27 фотодатчиков направлены во внутрь пазов,18 и 19. В схему электронных весовтак же введены два операционных усилителя 29 и 30, аналоговый сумматор31, схема 32 масштабирования, схема33 сравнения сигналов, источник М9 6мого по величине калиброванного опорного напряжения и может быть реализован на той же основе, что и источник36 опорного напряжения с добавлениемпрецизионного резисторного делителя.Схема 33 сравнения сигналов предназначена для сравнения сигналов,поступающих с источника 34 регулируемого опорного сигнала и со схемы 32масштабирования, для выделения разностного сигнала ДК = Кои - Кдейстьего усиления и подачи на выход схемы 35 преобразования сигнала, которая служит для инвертирования сигнала ФК и преобразования его в сигнал,согласующийся с входом масштабирования применяемого аналого-цифровогопреобразователя 16Для повышения точности измерениятемпературы плеч рычага фотодиоды23-26 фотодатчиков 21 и 22 рекомендуется выполнить в виде инфракрасныхдиодов, изготовленных по интегральной технологии на одной подложке.Электронные весы работают следующим образом,Перед эксплуатацией электронныевесы в метрологической лабораториипроходят обкатку при нормальных температурных параметрах,при которых спомощью регулируемых резисторов 37 и38 схемы 32 масштабирования и источника 34 регулируемого опорного синала добиваются равенства сигналовКо = Кдейсте при этом передаточноеаотношение рычага 9 д = - принимает-.ся за опорное, при котором юстируетсяпо эталонным гирям система автоматического уравновешивания, и цифровоеотображение взвешиваемых эталонныхмасс на цифровом индикаторе 17 равнозначению эталонных масс, при этомсигнал ЛК = 0 со схемы 33 сравненияси 1 налов поскольку Кол 1 дйс 1 еПри эксплуатации весов в другихтемпературных условиях возможен неравномерный нагрев плеч а и Ь переда.ощего рычага 9, что вызывает удлинениеплеч передающего рычага 9, пропорциональное температурам плеч, а это влечет за собой изменение передаточногоотношения передающего рычага 9,Измерение температуры плеч передающего рычага 9 дифференциальными.Фотодатчиками 21 и 22 осуществляетсябесконтактным способом - за счет Аиксирования интенсивности инфракрасного излучения от материала передающе 5 152750регулируемого опорного сигнала и, схема 35 преобразования сигнала.Схема 32 масштабирования содержитпоследовательно соединенные источник536 опорного напряжения, два регулируемых резистора 37 и 38 и полевойтранзистор 39, связанный с общей шиной питания, затвор которого является входом схемы 32 масштабирования,а выходом служит средняя точка междурегулируемыми резисторами 37 и 38.Выходы фотодиодов 23-26 дифференциальных фотодатчиков 21 и 22 связаныс общей шиной питания, выходы светлых 15фотодиодов 23 и 25 фотодатчиков 21и 22 подключень 1 к входам первого операционного усилителя 29, выходы затемненных фотодиодов 24 и 26 подключены к входам второго операционного 20усилителя 30,.при этом инвертируюпщйвход первого операционного усилителя:129 связан с выходом светлого фотодио,да 25 второго фотодатчика 22, а инвертирунзций вход второго операционного усидителя 30 связан с выходом затемненного фотодиода 24 первого фотодатчика 2 1.Выходы обоих операционных усилителей29 и 30 через аналоговый сумматор 31связаны с входом схемы 32 масштабирования, выход которой подключен к одному из входов схемы 33 сравнениясигналов, к второму входу которойподключен источник 34 регулируемогоопорного сигнала, выход схемы 33 сравнения сигналов через схему 35 преобразования сигнала связан с входоммасштабирования аналого-цифровогопреобразователя 16Аналоговый сумматор 31 служит для сложения двух40сигналов с операционных усилителей29 и 30 и получения выходного сигнала на схему 32 масштабирования иможет быть выполнен на двух суммирующих резисторах, резисторе обратной45связи, резисторе неинвертируемого входа и операционном усилителе.Входами фотодатчиков 21 и 22 являютсякатоды фотодиодов 23, 24, 25 и 26,связанные с общей шиной питания, авыходами являются аноды,Источник 36 опорного напряженияпредназначен для создания калиброванного по величине напряжения и можетбыть выполнен на основе стабилитрона,включенного во входную цепь усилителяпостоянного тока на операционном усилителе.Источник 34 регулируемого опорногосигнала служит для создания регулируеаказ 7503/47 краж 660 Подписн и открытиям при ГКНТ СССРаб., д, 4/5 ВНИИПИ сударственного комитета по изобретен 113035, Москва, Ж, Раушска роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 тивности и датчиком некомпенсации, подключенным через регулирующий усилитель к одному выводу катушки индуктивности, другой вывод которой через опорный резистор связан с общей шиной пи 5 тания,и через аналого-цифровой преобразователь соединен с цифровым индикатором,о т л и ч а ю щ и е с я тем,что, с целью повышения точности,в них ввег-дены два дифференциальных фотодатчика, каждый иэ которых выполнен в виде двух фотодиодов, установленных на одной подложке, один из которых затемнен, два операционных усилителя, 15 аналоговый сумматор, схема сравнения сигналов, источник регулируемогоопорного сигнала, схема преобраэова ния сигнала и схема масштабирования, включающая источник опорного напряже ния, два регулируемых резистора и полевой транзистор, при этом в плечах рычага выполнены пазы, дифференциальные фотодатчики закреплены на корпусе, расположены с зазором в пазах и обра 1щены своими светочувствительными окнами вовнутрь пазов, первые выводынезатемненных фотодиодов соединенысоответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами первого операционного усилителя, а затемненных - соот"ветственно с неинвертирующим и инвертирующим входами второго операционного усилителя, вторые выводы всех фотодиодов связаны с общей шиной питания,выходы операционных усилителей подключены к входам аналогового сумматора выход которого связан с затворомполевого транзистора, выход источникаопорного напряжения через два регулйруемых резистора и полевой транзистор соединены с общей шиной питания,средняя точка между регулируемымирезисторами соединена с одним входомсхемы сравнения сигналов, другой входкоторой связан с выходом источникарегулируемого опорного сигнала, а выход через схему преобразования сигнала подключен к входу масштабирования аналого-цифрового преобразователя.