Силоизмерительное устройство

(51 12 ОБРЕГЕНИ ПИСАН ИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО нстиельство СССР 3/36, 1978. 12, с, 2 ИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО е относится к силоизнике и может быть конструкциях, предавтоматического взведорожных вагонов, ававтоматизации работыЦель изобретениясти. В основу работы ожена эксперименталь(54) СИЛОИЗМЕР (57) Изобретен мерительной те использовано в назначенных дл шивания железн томобилей, для дозаторов и т. повышение точи устройства пол иле ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР"Метрология", 1981,ная зависимость погрешности магнитоупругого преобразователя 1 от маг -нитной индукции в сердечнике. Наобмотку 2 возбуждения от источника9 переменного тока подают напряжениепрямоугольной Формы. Выходное напряжение с измерительной обмотки 3 поступает на входы выпрямителей 4, 5.Напряжение Н с выхода выпрямителя4 в делителе 6 умножается на вели.чину, равную 0,5 К, и поступает навход сумматора 7, на второй вход которого поступает напряжение Б с выхода выпрямителя 5. Величина К равняется среднему отношению Б и Б вдиапазоне измерения. Выпрямитель 4выполнен в виде выпрямителя амплитудного значения напряжения, а выпрямитель 5 - в виде выпрямителя наибольшего значения напряжения в заданнойчасти полупериода его изменения.Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано, например, в конструкциях, предназначенных для автоматического взвешивания железнодорожных вагонов, автомобилей, для автоматизации работы доз ато ров и т е пеЦель изобретения - повьппение точности. 10На фиг. 1 показана блок-схема силоизмерительного устройства; на фиг.2 - схема магнитоупругого преобразователя; на фиг. 3 в графики изменения во времени напряжения питания По, 15 магнитного потока Р намагничивающей Обмотки и выходного напряжения Б магнитоупругого преобразователя; на фиг. 4 - схема выпрямителя наибольшего значения напряжения в заданной 20 части полупериода его изменения. Силоизмерительное устройство (фиг. 1) содержит магнитоупругий преобразователь 1 с намагничивающей 2 и сигнальной 3 обмотками, выпрямитель 4 амплитудного значения, выпрямитель 5 наибольшего значения напряжения в заданной части полупериода его изменения, делитель напряжения 6, 30 сумматор 7, цифровой измерительный прибор 8 и блок питания 9.Выход магнитоупругого преобразователя соединен с входами выпрямителей 4, 5. Выход выпрямителя 4 через делитель б соединен с входом35 сумматора 7. С вторым входом сумматора соединен выход выпрямителя 5. К выходу сумматора подключен вход цифрового измерительного прибора 8.Намагничизающая обмотка 2 магнитоупругого преобразователя подключена к блоку питания 9, с выходом которого через линию 10 связан также и выпрямитель 5, в котором напряжение питания преобразователя 1 используется как управляющий сигнал.Магнитоупругий преобразователь 1 (фиг. 2) имеет воспринимающий измеряемую силу Р сердечник 11 в виде ,пакета ферромагнитных пластин, в центральной части которого имеется четыре .отверстия для двух взаимно перпендикулярных. обмоток: намагничивающей 2 и сигнальной 3.Питание магнитоупругого преобразо вателя осуществляется от блока 9 пе" ременным током с прямоугольным напряжением. Под действием приложенной к маг"нитоупругому преобразователю измеряемой силы Р на его выходе появляетсянапряжение Б, зависящее от силы, форма кривой выходного напряжения У,вследствие нелинейности магнитнойцепи и зависимости потерь в магнитопроводе от частоты, существенно отличается от прямоугольной. На фиг.3кривые 12, 13, 14 - это зависимостиот времени С соответственно напряжения Бн на зажимах намагничивающейобмотки 2, магнитного потока У ,сцепленного в этой обмотке, и выходного напряжения О, действующего назажимах сигнальной обмотки 3 магнитоупругого преобразователя.В основу работы устройства положена экспериментально установленная зависимость погрешности магнитоупругого преобразователя от магнитной индукции в сердечнике. У преобразователей,сделанных из холоднокатакой текстурованной электротехнической сталипри изменении магнитной индукции всердечнике между отверстиями для намагничивающей обмотки 2 от нуля до1,5 Тл и выше относительная погрешность уменынается вдвое,Кривые 12, 13, 14 на фиг. 3, хотяи являются идеализированными зависи"мостями, в достаточной мере отражаютхарактер осциллограмм соответствующих величин, Из этих кривых видно,что амплитуда выходного напряжения(кривая 14) находится вблизи срединыего полупериода, когда магнитный поток (кривая 13) и магнитная икдукцнлблизки нулю. Поэтому,в напряжениина выходе выпрямителя амплитудногозначения 4 содержится наибольшая погрешность. Значение относительной погрешности уменьшается почти в два раза, если измерять выходное напряжение, когда магнитный поток имеет значение, близкое к максимальному, Например, измерение в промежутке междуточками 15 и 1 б на оси времени(фиг. 3) дает достаточно большой выходной сигнал при еще достаточнобольшой магнитной индукции.Наибольшее значение напряженияна участке полупериода между точками15 и 1 б измеряется с помощью выпрямителя 5 (фиг. 1). В напряжении на выходе выпрямителя 5 содержится погрешность, относительное значение которой в два раза меньше, чем относитель"(3) ц = цсбр = ца + ба содержащаясяцаре45содержащаясяц 2 е 50 ное значение погрешности, которая содержится в напряжении на выходе выпрямителя 4.По результатам измерений амплитудного значения выходного напряжения и наибольшего его значения в заданной части полупериода, когда индукция близка к своему максимуму, можно вычислить третье напряжение, содержа" ние погрешности в котором будет во много раз меньше, чем в первых двух измеренных напряжениях. Это третье напряжение определяется из следующего выражения: 15- амплитудное значение выходного напряжения магнитоупругого преобразователя, измеренное на выходе выпрямителя 4;- наибольшее значение выходного напряжения в заданной . 25части полупериода его изменения, измеренное на выходевыпрямителя 5;- среднее отношение ц к цв диапазоне измерения, принятом значении коэффицииз (1) наплодим ц,0,5 ц,Пусть при градуировке цл =цгюц,=ца.а при рабочем измерении, если имеетсяпогрешность,Коэффициентом К учитывается то, что абсолютная погрешность пропорциональна выходному напряжению. С учетом этого, а также того, что относительная погрешность с ростом магнитной индукции уменьшается вдвое, икеем26 ф ЦК (4) 55 Подставляя (3) в (1), получаем1 1цз цап + Ь -- ц К - -ЬК, (5)2 2 Поэтому в напряжении Ц не содержится погрешность магнитоупругого преобразователя. Точнее она во много раз уменьшена по сравнению с Ь, или Ь.ц, ц,5 цк, 1539547ке диода соединен с катодом диода 22,анод которого подключен к выходуоперационного усилителя 18.Управляемый делитель образуетвходную цепь выпрямителя наибольшегозначения напряжения в заданной частиполупериода его изменения, Одним входным зажимом является зажим 34, вто-.рым - нулевой зажим источника питания (О) т,е общий зажим схемыКоллектор транзистора 34 соединенс положительным зажимом источника питания (+), а эмиттер, к которомуподключена нагрузка, состоящая иэрезистора 30 и конденсатора 24, при-.соединен к выходному зажиму схемы 36.Вторым выходным зажимом выпрямителяявляется общий зажим, т.е. ноль источника питания (О).20Операционный усилитель 18, конденсатор 25, потенциометр 31, резисторы32, 33 и диод 23 образуют таймер, уп"равляющий работой выпрямителя. Зажим35 является входным зажимом таймера. 25На блок-схеме устройства этот зажимлинией 10 соединен с намагничивающейобмоткой 2 магнитоупругого преобразователя и с выходным зажимом блокапитачия 9, Второй входной зажим таймера - нулевой зажим источника питания (О),Входной зажим 34 присоединен квыходу магнитоупругого преобразователя и на нем действует выходное напряжение П магнитоупругого преобразователя, На входной зажим 35 поступаетпрямоугольное напряжение, действующеена намагничивающей обмотке 2 магнитоупругого преобразователя40Выпрямитель наибольшего значениянапряжения в заданной части полупериода его изменения работает следующимобразом.В момент времени, соответствующийна Агг. 3 началу координат, начинается полупериод изменения напряжения Б(кривая 14), при котором к неинвертирующему входу операционного усилителя 17 приложен отрицательный потенциал. При этом на выходе усилителя17 напряжение отрицательное и диод 20заперт. Диод 19 открыт, чем обеспечивается большое входное сопротивлениевыпрямителя в рассматриваемый полупериод. Одновременно под действием напряжения Б (кривая 12) через резистор 33 заряжается конденсатор 25При этом положительное по отношению к нулю напряжение на неинвертирующем входе усилителя 18 растет, что приводит к смене отрицательного напряжения на выходе усилителя 18 на положительное. Поступающий в узел 37 положительный потенциал запирает диод 21, что приводит к изменению отношения сопротивлений плеч делителя, в цепи напряжения и напряжение на входе усилителя 17 по абсолютному значению увеличивается.В момент изменения знака напряжения Бп (кривая 12, точка 15) начинается разряд конденсатора 25 и отсчет времени закрытого состояния вентиля 21 в рабочий полупериод выпрямителя. В рабочем полупериоде, как только напряжение Б (кривая 14) станет больше напряжения на конденсаторе 24, начинается подзарядка последнего. Время подзарядки и напряжение, до которого заряжается конденсатор 24, регулируется потенциометром 31. По истечении этого промежутка времени, отмеченного на фиг. 3 участком 15-16 на оси времени С, изменяется знак напряжения на выходе усилителя 18 и диод 21 открывается. Параллельно резистору 29 включается резистор 28 и напряжение на выходе усилителя 1 уменьшается, а заряд конденсатора 24 прекращается. Движок потенциометра 31 должен быть установлен в такое положение, чтобы заряд конденсатора 24 прекращался при еще достаточно большом значении магнитного потока,ф когда магнитная индукция еще не меньше 1,5 Тл.С выходного эажиа выпрямителя 36 снимается напряжение 11 а, которое по кривой 14 на фиг. 3 соответствует точке 16.Ф о р м у л а изобретенияСилоиэмерительное устройство, содержащее магнитоупругий преобраэова" тель с сердечником из стальных пластин, в четырех отверстиях которого расположены взаимно перпендикулярные намагничивающая и измерительнаяобмотки два выпрямителя, подключенные к выходу магнитоупругого преобразователя, и измерительный прибор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено сумматором и делителем напряжения, причем один из выпрямителей выполнен в видевыпрямителя амплитудного значения,выход которого подключен через делитель напряжения к одному из входовсумматора, а другой - в виде выпрямителя наибольшего значения напряжения в заданной части полупериода его изменения и его выход подключен непосредственно к второму входу сумматора выход которого соединен с измерительным прибором.1539547 С. Черн Корр Товтин еда Тираж 466 .Подписноевенного комиета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д, 4/5 суда Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужг ул. Гагарина, 1 ЗаВНИИГ фТ Состав Техред ь В, РодинСердюкова