Весы с электромагнитным уравновешиванием

ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленинградский ордена Ленинаполитехнический институт им.М.И. Калинина(.56) 1, Авторское свидетельство СС Р) 800666, кл. 6 01 6 7/04, 1979,2. Авторское свидетельство СССР(54)(57) 1. ВЕСЫ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМУРАВНОВЕВИВАНИЕМ, содержащие чувствительный элемент с груэоприемной площадкой, с системой подвесок и с измерительной катушкой, расположеннойв зазоре магнитопровода и подключенной через сумматор к источнику тока,расположенную в том же зазоре магнитопровода эталонную катушку, подключенную к первому выходу первого пере"ключателя, управляющий вход которогои управляющий вход коммутатора соединены с командным блоком, отсчетныйприбор, запоминающий блок и системуэлектрической компенсации в видеопорного и управляемого датчиком некомпенсации генераторов, подключенныхк вычитателю частот, реверсивногосчетчика, выходы которого подключенык отсчетному прибору, и подключенногок опорному генератору циклическогосчетчика, кодовые выходы которых под"Ъ ключены к схеме сравнения кодов, фа зового компаратора, выход которого ,подключен к управляющему входу токового ключа, информационный вход которого через стабилизатор соединен с выходом запоминающего блока, а прямой выход - с сумматором, о т л и чающие с я тем, что, с целью повышения точности за счет обеспечения возможности установки нуля в процессе длительного измерения массы, в них введен второй переключатель, причем информационные входы второго )переключателя соединены с выходом вычитателя частот, управляющий вход подключен к командному блоку, одна пара выходов второго переключателя 9 подключена к входам запоминающего блока, а другая - к входам реверсивного счетчика, выходы циклического счетчика подключены к входам коммута-тора, выход которого соединен с одним входом компаратора, другой вход которого подключен к схеме сравнения кодов, а управляющий вход отсчетного привода подключен к командному блоку.2. Весы по п.1, о т л и ч а ющ и е с я тем, что, с целью повыше. ния точности эа счет. обеспечения стабильного температурного режима магнитной системы, в них введена дополнительная катушка, подключенная через первый переключатель к инверсному выходу токового ключа, причем измерительная, эталонная и дополнительная катушки, выполнены с равными сопротивлениями.Изобретение относится к весоизмерителъной технике, в частности к весам, в которых уравновешивание достигается с помощью электромагнитныхсил,5Известны электромагнитные цифровыевесы, содержащие чувствительный элемент с грузоподъемным устройством,систему подвески, магнитоэлектрический преобразователь, эталонную катуш,Ку заданной массы, командный блок,устройство электромагнитного наложения эталонной катушки, преобразователь некомпенсации и электрическуюсистему уравновешивания 1 .В известных весах повышение точности достигается путем проведениякалибровки устройства перед началомизмерения, однако условие обязательного отсутствия измеряемого груза нагрузоподемном устройстве в режимекалибровки и осуществления калибровки вручную не позволяет использоватьвесы подобного типа при непрерывномизмерении массы (без снятия груза втечение длительного времени - взвеши- з 5вание потока вещества для на автоматизированных линиях, измерение массыпри физико-химическом анализе ).Наиболее близким к изобретению потехнической сущности являются весыс электромагнитным уравновешиванием,содержащие чувствительный элемент сгрузоподемной площадкой, с системойподвесок и с измерительной катушкой,расположенной в зазоре магнитопровода и подключенной через сумматор кисточнику тока, расположенную в томже зазоре магнитопровода эталоннуюкатушку, подключенную к первому выходу первого переключателя, управляющий вход которого и управляющий вход 40коммутатора соединены с командным.блоком, отсчетный прибор, запоминающий блок и систему электрическойкомпенсации в виде опорного и управляемого датчиком некомпенсации гечераторов, подключенных к вычитателючастот, реверсивного счетчика, выходыкоторого подключены к отсчетномуприбору, и подключенного к опорномугенератору циклического счетчика,кодовые выходы которых подключены ксхеме сравнения кодов, фазового компаратора, выход которого подключенк управляющему входу токового ключа,информационный вход которого черезстабилизатор соединен с выходом запоминающего блока, а прямой выход - ссумматором Г 23.Недостаток известного устройствазаключается в том, что при длительномизмерении массы происходит снижение 6 Оточности измерения, связанное с полной невозможностью проведения автоматической калибровки весов при наличии измеряемого груза на грузоподемной чашке. 65 Целью изобретения - повышение точности за счет обеспечения возможности установки нуля в процессе длительного измерения массы.Поставленная цель достигается тем, что в весы с электромагнитным уравновешиванием, содержащие чувствительный элемент с грузоподемной площадкой, с системой подвесок и с измерительной катушкой, расположенной в зазоре магнитопровода и подключенной через сумматор к источнику тока, расположенную в том же зазоре магнитопровода эталонную катушку, подключенную к первому выходу первого переклю. чателя, управляющий вход которого и управляющий вход коммутатора соединены с командным блоком, отсчетный прибор, запоминающий блок и систему электрической компенсации в виде опорного и управляемого датчиком не- компенсации генераторов, подключенных к вычитателю частот, реверсивногосчетчика, выходы которого подключенык отсчетному прибору, и подключенного к опорному генератору циклическогосчетчика, кодовые выходы которых подключены к схеме сравнения кодов, фазового компаратора, выход которого подключен к управляющему входу токового ключа, информационный вход кото. рого через стабилизатор соединен с выходом запоминающего блока, а прямой выход - с сумматором, введен второй переключатель, причем информационные входы второго переключателя соединены с выходом вычитателя частот, управляющий вход подключен к командному блоку, одна пара выходов второго переключателя подключена к входам запоминающего блока, а другая - к входам реверсивного счетчикавыходы циклического счетчика подключены к входам коммутатора, выход которого соединен с одним входом компаратора, другой вход которого подключен к схеме сравнения кодов, а управляющий вход отсчетного прибора подключен к командному блоку.Крометого, с целью повышения точности за счет обеспечения стабильноготемпературного режима магнитной сис-темы, в них введена дополнительнаякатушка, подключенная через первыйпереключатель к инверсному выходутокового ключа, причем измерительная,эталонная и дополнительная катушки выполнены с равными сопротивлениями.На чертеже показана структурная схема весов.Весы содержат чувствительный элемент 1 с грузоподемной площадкой 2,растяжки 3 и 4, преобразователь ( датчик ) 5 некомпенсации, выполненный в виде источника 6 света, фотоприемника 7, щелевой диафрагмы 8, выполненной в каркасе измерительной катушки 9, постоянный магнит 10, магни- юХГ топровод 11, эталонную катушку 12 известной массы, систему механических ограничителей хода, состоящую из упоров 13 - 16, систему 17 электрической компенсации, состоящую иэ управляемого генератора 18, опорного генератора 19, вычитателя 20 частот, реверсивного счетчика 21, схемы 22 совпадения кодов, циклического счетчика 23 с промежуточным выходом 24, импульс, на котором появляется в сос тоянии счетчика, отстоящем на определенноечисло Мо от состояния, в котором выдается импульс переполнения, фазового компаратора 25, токового ключа 26 с прямыМ и инверсивным 15 выходом, управляющий вход которого соединен с выходом фазового компаратора, стабилизатора 27 тока, отсчет- ного прибора 28, первый переключатель 29, второй переключатель 30,. запоминающий блок 31, логический коммутатор 32, источник 33 тока тары, сумматор 34 токов, дополнительную катушку 35, командный блок 36.Конструктивно чувствительный элемент 1, грузоподемная площадка 2 и измерительная катушка 9 жестко скреплены друг с другом и закреплены на растяжках 3 и 4, образуя подвижную часть весов.Работа весов основана на компен- З 0 сации веса груза Р электромагнитной силой Г щ п 1дх- В Рп Зо д х /Т = В Р 3 о йр /1 Р 35 где в в измеряем масса;д - ускорение свободного падения;В - индукция в зазоре постоянногомагнита 10;403 - ток стабилизатора 27;оаС - длительность импульса тока;хТ в пери импульсной последовательности, определяемый отношением емкости циклического счетчика 23 к частоте Е 2 45опорного генератора 19;Н - показания реверсивного счетРсМчика 21;10 - емкость циклического счетчика 23, 50Весы работают следующим образом.Предварительно при сборке и регулировке весов масса в катушки 12 подгоняется до достижения равенства в 5 = й где 5 - номинальная чувоо оф оствительность весов.Перед началом измерения, в исходной позиции, при отсутствии измеряемого груза на грузоподъемной площадке 2, т.е. при Рх =О,командный блок 36 ставит переключатель 29 и коммута-оО тор 32 в положение А, а переключатель 30 переводит в нижнее положение, соединяя выходы вычитателя 20 частот с входами реверсивного счетчика 21, От регулируемого вручную источника 65 33 тока тары через сумматор 34 токовв измерительную катушку 9 подаетсяток Т начального тарирования, компенсирующий вес подвижной части весов, вес тары и дрейф нуля. При этомщелевая диафрагма 8 находится в нулевом положении, сигналы с выходовпреобразователя 5 некомпенсации, вычитателя 20 частот, реверсивного.счетчика 21 равны нулю. На отсчетномприборе. 28 устанавливаются нулевыепоказания.В катушку 12 через переключатель29 и инверсный выход токового ключа26 поступает ток Эо стабилизатора 27тока. Катушка 12 находится в крайнемверхнем положении, поджатая к упорам14 н 16 усилием Гр = ВОоЗоРо = в 9где Го - длина привода в катушке 72;Ро - вес катушки 12. В отличие отизвестного устройства в данном случае не требуется дополнительныйисточник тока .для создания усилия Р,что позволяет упростить конструкциювесов, а .также обеспечить постоянныйтепловой режим магнитной системы.После уравновешивания тары, весаподвижной части и коррекции дрейфануля по сигналу "Калибровка" командный блок 36 переводит переключатель29 и коммутатор 32 в положение Б иставит переключатель 30 в верхнееположение, блокируя при этом реверсивный счетчик 21. Обесточенная катушка 12 под действием собственноговеса Ро опускается на упоры 13 и 15.Таким образом, на чувствительныйэлемент 1 подается калибровочноеусилие Ро. Одновременно с подачей Рона выходе фазового компаратора 25,благодаря переключению коммутатора32 появляются импульсы с относитель"РМной длительностью 41, ( Т: Мо /10Это приводит к созданию компенсирующего усилия Г, = Ь 03 Й /10,где В и 3 - соответственно индукоция в зазоре магнитной системы и токстабилизатора тока на момент проведения калибровки.При В = Ви 3, =Зо, гдеВ и 3 - значения В и Эо, соотном номветствующие номинальной чувствительности, выработанное компенсирующееусилие Г = Р о = го т . ПодвижнаяРчасть весов остается в нулевом положении, состояние запоминающего блока.31 не изменяется. При этом исключаютсяпереходные процессы уравновешиваниявеса Ро, имеющие место в известномустройстве, тем самым быстродействиеприбора повышается.При наличии погрешности чувстви"тельности Г 4 Ро) ,которая можетбыть .вызвана нестабильностью В, Зоили наклоном весов, что равносильноизменению составляющей ускорения силы тяжести по оси чувствительности,подвижная часть весов смещается ото" (М,М,)ВЕ Следует отметить, что, если=О, т.е й: 5 т состояние. запоминаюх- ощего блока 31 в режиме калибровки не изменится.При последующем изменении в реверсивном счетчике 21 запишется кодЬ ЯдПодставляя значение тока Э из (5) в (б), получимВ"( + )( +)1 о и+Н" =9 (З/И) +1,Относительная погрешности чувствительности после калибровки имеет видщхl от /п +1(7) Из (7) видно, что эффективность проведения калибровок зависит от соотношения измеряемой и образцовой массы. Так, пРи е =ло, )":1(2 неполная коррекция ) может быть учтена при выборе частоты калибровок. В случае необходимости повышения точности измерения можно по сигналу командного блока проводить серию калибровок, в этом случае на время проведения калибровок гасится индикация отсчетного прибора и разрешается только в конце последнего такта, Относительная погрешность чувствительности за о тактов калибровки имеет вид 1: .х +1 (ф), Так,приойх =по по окончании второй калибровки= )/4, по окончании третьей 3 = /6 и т.д.5 Предлагаемое выполнение .Весовпозволяет существенно повысить точность измерения путем полной автомат тиэации режима калибровки безразлично кхарактеру взвешивания (как при 10 разовых, так и при долговременных,взвешиваниях ), что значительно расширяет функциональные возможности весов. В известном устройстве автоматизация проведения калибровки возмож на лишь для разовых взвешиваний,гделегко найти время для калибровки - вмоменты отсутствия груза на груэоприемной площадке ). Кроме того, визвестном устройстве условием правильности калибровки является предварительная коррекция аддитивной погрешности, в предлагаемом же устройстве результат калибровки не зависит.,от.аддитивной погрешности.В предлагаемых весах в паузахдействия импульса тока в измерительной катушке 9 ток стабилизатора 27тока протекает либо в эталонную катушку 12 (в режиме измерения ), либов дополнительную катушку 35 (в режиЗ 0 мах калибровки ),.причем минимальноесредство значение тока в эталоннойкатушке 12 должно быть достаточнымдля создания электромагнитного усилия, превышающего вес Р, Это поэво ляет отказаться от дополнительногоисточника тока. Поскольку сопротив,ления катушек 9,12, и 35 равны, суммарная мощность, выделяемая в катушках, постоянна, что приводит к режиму 4( постоянной температуры воздушногозазора магнитной системы.104663 9 Составитель В. ширшовТехред Т.Фанта Коррект едактор Н. Туш к к дпис Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7717/41 Тираж 643 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рау