Массоизмерительное устройство

.8)е свидетел 01 С 9/00, свидетельс С 9/00,1976 ьство ССС 1976.тво СССР (прототип пряжени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОтнРыюий АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) 1. МАССОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕУСТРОЙСТВО, содержащее коромыслос подвеской для груза и опорным.эле"ментом, электромагнитный компенсаторс подвижной и неподвижной обмотками,регулируемый источник тока и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения влияниявибропомех, в него введены гидравлический усилитель, выполненныйв виде двух сообщающихся цилиндрических сосудов разного диаметра,заполненных жидкостью и закрытых.мембранами, на которых смонтированыпоршни, пьезочувствительный элемент,низкочастотный и высокочастотныйфильтры, преобразователь, сумматор и усилитель мощности, при этомподвижная катушка электромагнитногкомпенсатора закреплена на штоке,установленном на поршне цилиндра меньшего диаметра и несущем опорный элемент коромысла, а неподвижная катушка закреплена на корпусе этого цилиндра, пьезочувствительный элемент закреплен на поршне цилиндра большего диаметра и поджат к нему винтом, закрепленным на крышке этого цилиндра, на которой на стойке шарнирно закреплено коромысло, причем пьезочувствительный элемент подключен к преобразователю, выход которого через низкочастотный фильтр соединен с регистрирующим прибором, а через высокочастотный фильтр и усилитель мощности - с одним входом сумматора, к другому входу которого подключен регулируемый источник тока, а к выходу - неподвижная обмотка электромагнитного компенсатора, подвижная обмотка которого подключена к регулируемому источнику тока.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что преобразователь выполнен в виде генератора, подключенного к входу пьезочувствительного элемента, выход которого через усилитель соединен с узлом преобразования частотного сигнала30 35 45 50 55 водства.Цель изобретения - повышениеточности путем уменьшения влияниявибропомех,Поставленная цель достигаетсятем, что в массоизмерительное устройство, содержащее коромысло сподвеской для груза и опорным элементом, электромагнитный компенсаторс подвижной и неподвижной обмотки,регулируемый источник тока и регистрирующий прибор, введены гидравлический усилитель, выполненный Изобретение относится к измерениюмасс, в частности к устройствам дляизмерения малых доз продукции приоценке качества работы сельскохозяйственной техники в производственных условиях, например разбрасывателей минеральных удобрений, линийпослеуборочной обработки зернаи т.п,Известно устройство для точногоизмерения малых доз, содержащеечувствительный элемент с чашкойдля груза, подвески, устройство индикации разбаланса, систему автоматического уравновешивания с компенсатором и задатчик нормированныхсигналов .1.Однако это устройство обеспечивает необходимую точность измерения только в условиях, исключающих воздействие вибраций и тряскина измерительную подвеску.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсямассоизмерительное устройство,содержащее коромысло с подвескойдля груза и опорным элементом,электромагнитный компенсатор с подвижной и неподвижной обмотками,регулируемый источник тока и регистрирующий прибор 21.Однако известное устройство необладает требуемой стабильностьюи точностью работы непосредственнов производственных условиях, теряетточность измерения малых доз продукта при воздействии тряски и вибрации. Это объясняется тем, чтопринцип измерения основан на перемещении коромысла, а электрическиеметоды компенсации и уравновешивания, используемые в данном устройстве, не обеспечивают должнойпомехозащищенности в сложных условиях сельскохозяйственного произв виде двух сообщающихся цилиндрических сосудов разного диаметра, заполненных жидкостью и закрытых мембранами, на которых смонтированы поршни, пьезочувствительный элемент, низкочастотный и высокочастотный фильтры, преобразователь, сумматор и усилитель мощности, при этом подвижная катушка электромагнитного компенсатора закреплена на штоке, установленном на поршне цилиндра меньшего диаметра и несущемопорный элемент коромысла, а непо-,.движная катушка закреплена на корпусе этого цилиндра, пьезочувствительный элемент закреплен на поршне цилиндра большего диаметра и поджат к нему винтом, закрепленным на крышке этого цилиндра, на которой на стойке шарнирно закреплено коромысло, причем пьезоэлектрический элемент подключен к преобразователю, выход которого через низкочастотный фильтр соединен с регистрирующимприбором, а через высокочастотныйфильтр и усилитель мощности - с одним входом сумматора, к другому входу которого подключен регулируемый источник тока, а к выходу - неподвижная обмотка электромагнитного компенсатора, подвижная обмотка которого подключенак регулируемому источнику тока.Кроме того, преобразователь выполнен в виде генератора, подключенногок входу пьезочувствительного элемента, выход которого через усилитель соедииен с узломпреобразования частотного сигналав напряжение,На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства; на фиг, 2 - функциональная схема преобразователя, на фиг. 3 - графики, поясняющие работу устройства.Устройство содержит гидравлический преобразователь 1 усилия, представляющий собой сообщающиеся цилиндры большого 2 и малого 3 диаметра и заполненные жидкостью. Выходные отверстия цилиндров закрыты мембранами 4. На цилиндрах 2 и 3 установлены стаканы 5 соответственно большого и малого диаметра.В цилиндрическом стакане 5 малого диаметра установлен поршень 6, связанный посредством штока 7 с5897 10 М)=с+(ОМ+м,Ю,20 В исходном состоянии статическоеусилие тарной нагрузки С компенсируется электромагнитным компенсатором 18, в котором при взаимодействии тока в обмотках 19 и 20 возни кает сила Го, направленная в противоположную сторону, т.еч = - Рпричем данное равенство устанавливается с помощью регулируемой установки на источнике 22 тока. З 0 Компенсация с помощью электромагнитного компенсатора статической тарной нагрузки 5 позволяетпереписать исходное уравнение ввиде Таким образом, при попадании вприемную платформу измерительнойподвески 17 измеряемой дозы сель хозпродукции возникает силакоторая через коромысло 14, опорныйэлемент 8, шток 7 вызывает на поршне малого диаметра 6 силуВ результате действия поршня малого 45диаметра 6 силой 1 О на мембрану 4цилиндра 2 гидравлического преобразователя условия 1 со стороныжидкости возникает реакция.Р, ф о,опричем Р= Ргде б, - площадь поперечного сечения поршня малого диаметра 6Р - удельное давление жидкости, вызванное действием 55силы з 116опорным элементом 8. В цилиндрическом стакане 5 большого диаметраустановлен поршень 9, в центре которого укреплен пьезочувствительныйэлемент 10. Сверху пьезочувствительный элемент. 10 прижат через резиновую прокладку 11 винтом 12, установленным в крышке 13 цилиндрического стакана 5 большого диаметра,жестко соединенной с корпусом гидравлического преобразователя 1.Один конец коромысла 14 с помощью стойки 15 и оси 16 закрепленна крышке 13, Второй конец коромыСла 14 с измерительной подвеской17 установлен на опорный элемент 8.Электромагнитный компенсатор 18имеет две обмотки 19 и 20. Обмотка 19 закреплена на штоке 7, аобмотка 20 укреплена на фланце цилиндрического стакана 5 малого диаметра. Обмотка 20 непосредственно,а обмотки 19 через сумматор .21соединены с источником 22 постоянного тока с регулируемой установкой.Вся коНструкция устройства закрытагерметическим кожухом 23.Пьезочувствительный элемент 10соединен с преобразователем 24сигнала, который состоит (фиг. 2)из задающего генератора 25, подключенного к входу пьезочувствительногоэлемента 10, выход последнего соединен с усилителем 26, которыйподключен к преобразователю 27частота-напряжение, соединенномуодновременно через низкочастотныйфильтр 28 с регистратором 29 и через высокочастотный фильтр 30 сусилителем мощности 31, которыйсоединен с одним из входов сумматора 21, подключенного к обмотке 19электромагнитного компенсатора 18.Устройство работает следующимобразом,В общем случае усилие М Ю ,приходящееся на опорный элемент 8)-,+,)где Мо - статическая нагрузка обусловленная действием измеряемой массы с и тарыЙ теМр=+С(Ц- динамическая помеха, возникающая при измерениимассы в условиях вибрациии тряски, которая состоит г, р Ц - помеха, обусловленнаяколебаниями подвижной измерительной системы вследствие действия возмущений(вибрация, тряска),Я - помеха обусловленная инерционными силами измеряемой массы,о Ц - помеха, обусловленная инерционными силами тарь 1,Таким образом ВЯ=рс, рз)фЯили обозначивс) =с получим исходное уравнение 35 1 (Я =ф О Й)06 ) Тогда, согласно закону Паскаля,сила Р, действующая на поршеньбольшого диаметра 9 через мембранубольшого диаметра 2 равнаго о 5-.1где О 2 - площадь поперечного сечения поршня большого диаметра 9. Таким образом, сила Р во стопь око раз больше сипы , во сколько раз 5 больце сэ . Иными словами, гидравлический преобразователь 1усилия выполняет роль гидростатио с ЧЕСКОгО гт.т,тттттзтттт Р - . С Р т" ", е 1 с - тс ( э ф 1 тт т т Р и т ус и тт е пи яОДействие сетттт Р. через мембрапу 4 и поршень 9 большого диаетраПЕОЕРСаетСЯ 1 а ЕттЭТЕЕСТРОДЕОЕ 1 РОСтГацетВО 111-ЕЗОтт. т ВСтВИтЕЛЬНОт. О ОЛЕс 11 та 10, прижаО.О к гтоттерхгтостЛООше 1 я ООьтсттОтаметря 9 черт.3ппоклапку 11 винтом 2,Таким Осразо. "-терез Гиттра тзттигтес -кий гтреобразоватепт: 1 перегаетсят,; ттр ;ттттт ес;сая Омеха г, "1:; Огтт ат, С-., НЯ ттзЕЭОЧунт Ь 3 ттЕЬЬтЛ Е",Етт0 П ЕйтсттустС.ипа Г. т Р 1 г. (1.1 ПОИ ЗтО т СЛЕlпт .:.," ;аМЕтитЬ, ттто бта.Отавя ИСС.,яттЗОВЬттИЮ В ПРЕДЛат аЕМОМ УС.тРОй стве гиправпического етреобразоваз гля 1 и пьезочувсттзителт ного эле -мента 10 в нем Отсутстттустт свободные ко 1 ебания измерительОЙ Гисте(мы Рт ;.1 т. е, иг хоцное УРатзне 11 те можно затисать,.1 еханическое усилие , (в= Р(Ф, действующее на рабочуес поверхность пьезочувствительного эемента 10 (фИГ, 2), ПОЗВОЛяЕт ПОЛутнтЬ На ВЫХОДЕ ПтЕСбраЗОВатЕЛя 24 ЧаСтОтаНаПРЯжЕНИЕ СИГНаЛ т, (О 1 ИМЕЮЯИйО ПОСтОЯННУС) СостаБЛЯ 1 СттУСT пзоторциональнуес измеояемои массы г 1 и переменную Х ф, ттрогорциоНаЛЬНУЮ ДинаМИЧЕСКОй ттОМЕХЕ Ф.Я . итгетал (Ц одновремеетно Оступает На ВХОДЫ НИЗКОттаСтотЕОГО 28 И ВЫ- сотсоттагО " естт-с 30 1 тттпьт ров, Иа выходе тнзтсстттастотетого филт,тра 28 выделяется Цт постоянная составляющая пропорциональная измеряе -мой массе, которая поступает навход регистратора 29. На выходе 5высокочастотного фильтра 30 вы -деляется сигнал тт.т (фиг. 3) пропорциональный динамический помехеК (1), который через усилитель31 мощности поступает на один из 1входов сумматоров 21, второй входкоторого соединен с регулируемымисточником 22 тока, а выход с обмоткой 19 электромагнитного компенсатора 18, что вызывает в послед нем переменнутО силУ 1 (спозволяющую компенсировать динамическую(еСущественное отличие предлагае,мого массоизмерительного устройства 2 тсостоит в том, что здесь отсутствуетпри измерении массы перемещениеэлементов устройства, т. е, исключена помеха от свободных колебанийизмерительной подвески 1 Ы, блас,5годаря чему значительно повышаетсяего помехозащищенность от тряскии вибраций, (роме того, электромагнитный компенсатор, благодарярегулируемому источнику постоянного тока, позволяет компенсироватьстатическую тарную нагрузкуа обратная связь от преобразователя пьезочувствительного элементачерез высокочастотный фильтр, уси литель мощности и сумматор позволяет компенсировать динамическуюпомеху а,(Ц вызванную инерционнымисилами измеряемой массы и тары.Таким образом, предлагаемое 49 устройство позволяет с необходимойстепенью точности контролировать .в условиях вибрации и тряски малыедозы сельхозпродукции.Испытания макетного образца, 4 проведенные при оценке качестватзнесения минеральных удобрений,показывают, что предлагаемое устройство обладает требуемою надежностьюи точностью работы. При измерении И порций минеральных удобрений массой2,5-125 г погрешность составляетф 0,007 г.1165897 дода преобразователя Фие. Ю ставитель В.Ши хред М.Пароцай рректор М.Пож Заказ 4299/ Тираж 703НИИПИ Государстпо.делам изобр13035, Москва,Подписноеета СССРытийя наб., д нного коми ений и от35, Раушс/5 ПП "Патент", г. Ужгород Фил Редактор А.Шандор Проектная, 4