Подвижная система магнитоэлектрического измерительного прибора и способ ее балансировки

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК1226315 К 1/ ИСА ЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВ(7 1) Ульяновский политехнический институт(56) Алукер Ш.М, Электрические измерения. - М.: Колос, 1966,с. 52-66Арутюнов В.О. Расчет и конструирование электроизмерительных приборов. - М.-Л.: ГЭИ, 1956, с. 75-79 128-133.Булонский П.И. и Лукичева А.Н. Технология и оборудование производства электроизмерительных приборов. - М., 1973, с. 161.(54) ПОДВИЖНАЯ СИСТЕМА МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА И СПОСОБ ЕЕ БАЛАНСИРОВКИ(57) Изобретение относится к измерительной техникеЦель изобретения - повышение точности балансировки подвижной системы. На рамке 2 срабочей обмоткой закреплены стрелка3 и балансировочный ус 5, на которомвыполнено сферическое углублениедля прослойки 7 фотополимеризующейся светочувствительной эмульсии.После ориентации оси 1 в вертикальном направлении подвижной системесообщают возвратно-поступательныеколебания в плоскости, перпендику"лярной оси 1. Регистрацию величинынебаланса масс подвижной системы1226315 клище производят по амплитуде переменногонапряжения в рабочей обмотке. Приэтом первый поворот осуществляютвокруг оси подачей линейно возрастающего напряжения в рабочую обмоткуда достижения максимума амплитудыпеременнага напряжения. Второй паваИзобретение относится к измерительной технике и может быть испаль завано при производстве электроизмерительных приборов магнитаэлектрической системы.Цель изобретения " павыпение точности балансировки подвижной системы за счет минимизации конечно.о небаланса масс и одновременное упрощение процесса балансировки, повьпцение ега производительности за счет исключения многократно повторяющихся операций и автоматизации.На фиг.1 изображена предлагаемая подвижная система, на фиг.2 - вид А на фиг.1, на фиг.3 - схема устройства дляреализации способа балансировки,Подвижная система фиг.1) содержит закрепленную на оси 1 рамкус рабочей обмоткой, стрелку 3 и укрепленный на рамке 2 с помощью держателя 1 плоский балансировочный ус 5 изготовленный из прозрачной тер мареактивной пластмассы Вблизи удаленного от оси 1 конца которого выполнено полусферическое углубление 6, заполненное прослойкойфотаполимеризующейся светочувствительной эмуси.В качестве прозрачной термореактивнай пластмассы применяют полиметилметакрилат, в качестве светочувствительной эмульсии - композициюЗСДП - 5 на основе эпоксидной смолыЗД, используемую, например, длязаливки электраузлов, склеиванияпластмасс и изготовления сборных При осуществлении автоматической балансировки в процессе производства используют устройство (фиг.3),рот осуществляют в плоскости, перпендикулярной направлению колебаний, да достижения заданного минимального значения амплитуды переменного напряжения.йиксацюо балансиравочного груза производят воздействиемсветовога излучения, 2 с .п . ф-лы, 3 ил. 2,содержащее платформу 8 для закрепления прибора 9 и сообщающего емувозвратно-поступательные колебаниядвигателя 10, установленную с воз 1 мажнастью поворота в перпендикулярной направлению колебаний плоскостис помощью двигателя 11, блок измерения небаланса масс, включающийпараллельно подключенные к входным 1 О клеммам 12 прибора 9 с помощью коммутатора, выполненного в ниде отдельных ключей 13-15, генератор 16 пилообразного (линейно нарастающего)напряжения с запоминающим элемен там 17, а также канал преобразования в усиления сигнала, состоящийиз фильтра 18 верхних частот,усилителя 19 постоянного тока, фильтра20 нижних частот, выпрямителя 21,вибрапреобразователя 22 и усилителя3 выход которого подключен.к обмотке управления двигателя 11,схему 24 фиксации максимальногоуровня снимаемого с прибора напряжения, выполненную в виде экстрематора, схему фиксации заданного, соответствующего допустимой неуравновешенности уровня снимаемого с прибора напряжения, выполненную в виде кампаратара 25 с выходом, связанным через реле 2 б с обмоткой возбуждения двигателя 10, и схему 27определения характера изменениянапряжения, подключенную через реле 3528 к инвертару 29 напряжения.Подвижная система работает следующим образом.Подвижная система размещаетсяна опорах в постоянном магнитном поле, При подаче тока в рабочую обмотку рамки 2 возникает вращающиймомент, под действием которого рамка 2 сс стрелкой 3 поворачиваются1226вокруг оси 1 на угол, пропорциональные величине тока в рабочей обмотке рамки 2 при наличии противодействующего момента.Балансировку предлагаемой подвижной системы осуществляют следующим образом (фиг.1 и 2).Подвижную систему или прибор 9 с подвижной системой устанавливают в вертикальное положение так, чтобы 10 ось 1 заняла положение Е-Е, сообщают прибору 9 возвратно-поступательные колебания в перпендикулярной оси вращения подвижной системы плоскости (в направлении оси У-У на 15 фиг.2 а), одновременно контролируют неуравновешенность по величине наводимого в рабочей обмотке рамки 2 переменного электрического напряжения, пропорционального проекции ста о тического эксцентриситета ОС на ось Х-Х. Подачей в рабочую обмотку рамки 2 линейно возрастающего по величине напряжения осуществляют плавный поворот подвижной системы вокруг 25 оси Е-Е (на фиг.2 а показан стрелкой), фиксируют момент достижения переменным напряжением в рабочей обмотке рамки 2 максимального значения (что соответствует совпадению вектора ОС с осью Х-Х, фиг.28), после чего поворот вокруг оси Е-Е прекращают и смещают прослойку 7 (балансировочный груз) вдоль оси Х-Х в нужную сторону путем поворота прибора 9 в перпендикулярной направлению колебаний35 плоскости (вокруг оси У-У на фиг.25 как показано стрелкой). Указанный поворот прекращают в.момент достижения переменным напряжением в ра 40 бочей обмотке рамки 2 заданного,соответствующего допустимому небалансу масс, уровня, после чего фиксируют прослойку 7 путем интенсивного освещения в течение необходимого для полимеризации прослойки 7 промежутка времени.Рассмотрим, например, процесс автоматической балансировки предлагаемой подвижной системы с помощью предлагаемого устройства.Прибор 9 со снятой крьппкой (нафиг,З показан с закрытой крьппкой)закрепляется на платформе 8. Приподаче постоянного напряжения через 55нормально замкнутые контакты реле26 в обмотку возбуждения двигателя10 последний через редуктор (не по 315 4казан) и кулачок 30 сообщает прибору 9 возвратно-поступательные колебания в направлении оси У-У(фиг.2). При этом в рабочей обмоткерамки 2 прибора магнитоэлектрическойсистемы, расположенной в рабочем зазоре постоянного магнита, наводитсяпеременное электрическое напряжениес амплитудой, пропорциональной проекции статического эксцентриситетаОС (фиг.2) на оси Х-Х. Эксцентриситет ОС, лежащий в любой из поперечных плоскостей, перпендикулярныхоси Е-Е поворота подвижной части,определяет ее статическую неуравновешенность или небаланс масс нафиг.2 эксцентриситет ОС показан вплоскости, совпадающей с верхнейстороной рамки 2 подвижной части,здесь О - геометрический центр подвижной системы, С - прбекция центрамасс подвижной системы на поперечнуюплоскость),Наводимое в рабочей обмотке прибора 9 напряжение снимается с выходных клемм 12 (фиг,З) и поступает вканал преобразования и усилениясигнала, состоящий из фильтра 18верхних частот, усилителя 19 постоянного тока, фильтра 20 нижних частоти выпрямителя 21.Одновременно с включением двигателя 10, сообщающего прибору поступательные колебания, замыкаются ключи13 и 14 (ключ 15 в начальный моментразомкнут). Через замкнутый ключ13 к клеммам 12 прибора одновремен"но с каналом преобразования и усиления сигнала подключается через запоминающий элемент 17 генератор 16 пилообразного напряжения. Плавно увеличивающийся сигнал генератора 16,подаваемый в рабочую обмотку рамки2, вызывает плавный поворот подвижной системы прибора 9 вокруг осиЕ-Е (на фиг.2 а показан по часовойстрелке). При повороте происходитизменение проекции эксцентриситетаОС на ось Х-Х, определяющей амплитуду наводимого в рабочей обмоткесигнала. При совпадении ОС с осью Х-Х амплитуда сигнала в рабочей обмотке прибора 9 максимальна. Для фиксации этого момента служит схема 24, выполненная в виде экстрематора, в которую сигнал с рабочей обмотки после выпрямителя 21 поступает через зам 1226315л Ъ Якнутый ключ 14, В момепг достижениясигналом максимума экстрематор 4размыкает ключ 13, отключая генератор 16 (при этом ь прибор подаетсязафиксированное элементом 17 значение напряжения ге 11 ератора 16, такчто подвижная система остается в том же угловом положении огноситеьно оси Е). а также размыкает ключ 14 и замыкает ключ 15,Фильтр 1,8 верхних частот не пропускает в канал преобразования сигнал с генератора 16, фильтр 20 никних частот срезает индуктируемые г: рабочей обмотке прибора при колебаниях парязитные напряжения высших гармоник, обусловленные Возбуждением собственных колебаний элем =нтов подвижнОй части с 1 зисшими собГтВенчастотами - стрелки 3, моментные пружиныи т,п.Таким образом, ня выпрямитель 21 пропускается только рабочий сигнял с ямпл 11 тлгдол проПОРЦИОНаЛЬПОй ПРОЕКЦлн ЭКСЦЕНТРИСЧ- тета ОС на ось Х-Х, Наибопът 1 ая чувствительность достигается при Выборе частогы ого сивяля и, с.)отвесгвенно, частоты колебательного движения платформы 8 регулируемой под "бором передаточно 1 о Отношеия редук"тора двигателя 10, близкой к собственной Частоте крутильпых колебанийподвижной системы Вокруг оси 7,-7(для приборов извег.тных типов этачастота лежит в пределах 1"3 Гп):Выпрямитель 21 преобразует петеме 11 ный сигнал В постояннъгй. После рязмыкяния ключа 14 и замы кания ключа 15 сигнал с прибора 9 поступает через ключ 15, схему 27 определения характера (направления) изменения напряжения инвертор 29, реле 28, Вибропреобразовятель 2 и усилитель 23 В обмотку уг.равления двигателя 1, осуществляется влав. ный пОворот плятфОрмъ 8 Вместе с прибором 9 в плоскости, пергендикулярной направлению колебаний У-У, При этом смещение жидкого балансира. Вочного груза (прослсйкк) 1 шГ,215,5 в углублении 6 пгоисходит Вдоль оси Х-Х. Так как предварительно подвижная часть уже повернута так, чтс 1 вектор ОС эксцентриситета совпадает С ОСЬЮ Х-Х, тО ОдНОВрЕМЕННО СО СЪлЕГ 1 Е нием прослойки 7 проекция центра масс (точкЯ С) смо 55 ается Вголь ОГ 1 т Х -Х, Точка С совпадает с точкой О,г,е. проекция эксцентриситета ОС наось Х.-Х становится равной нулю только в том случае, если наклон платформы 8 относительно оси У-У. происходит в нужную сторону (как показано стрелкой на фиг.257),Для этой цели в устройстве используют схему 27, выполненную в виде дифференциатора и позволяющую знаку первой производной определить возряс.яет или уменьшается сигнал во Врс:ени, я также инвертор 29 напряже 5 ия и реле 28. Реле 28 находится в нормальнсм замкнутом положении (фиг,З), ри этом двигатель 11 поворачивает платформу 8 в определенную сторону з:круг оси У-У, В случае если схема 27 фиксирует уменьшение сигналя (знак производной отрицателен), процесс уравновешивания идет т 7 Язильпо, т.е. точка С приближается к точке О и, следовательно, уменьяэ.ет я амплитуда сигнала, наводимого в рабочей обмотке, сигнал с прибора 9 через ключ 15 и нормально замкну гое реле 28 продолжает поступать ня двигатель 11, который поворачивает платформу до полного устранения дебяланса. В случае, если поворот п 1 Я".фОрмы 8 П 170 исходит В протиВО пзтсжнуа .торону (так, что эксцентри ггет ОС увеличивается), соответстпеспо увеличизается снимаемый с приб "ра 9 и гзода 1 заемый на схему 27 сиг.:ал ,знак производной положительный). п 5 л эзом схема 27 через обмотку уп.явле 51 и 1 резе 28 переключает его ко.так гы В верхнее (на фиг,З) поло 51 ле и сигнал с прибора 9 подается через к.".юч 15 на двигатет-ь 11 через :5 вертор 29 напряжения, который изменяет полярность сигнала и, соотвстс. нено, направление 1 ово 17 ота дви бетеля 11. Одновременно сигнал с ключа 15 поступает на компаратор 25, на второй вход которого подается сиг, вс источника опорного напряжения (5;., ) . Вяпряжеие источника (Е )О 5 Выбирается расчетным путем и опреде,т 5 ется точностью балансировки. При равенстве Ел и снимаемого с прибора сигна.1 Я ксмпаратор 18 срабатывает, реле 26 размыкается и двигатель 10, зозбуждающий колебания при. бора, выключается. Далее прибор 9 остается в наклонном положении до(4) фиксации прослойки 7. Для этого ком- позиция освещается рефлектором с отражателем, размещенным под приборомт 9, крышка у прибора снята (на фиг.3 рефлектор с отражателем не показаны). Как показали испытания, полное затвердевание происходит через 2-3 мин.В качестве генератора 9 используют генератор типа Г 6-28, запоминающий элемент 10 выполнен на базе операционного усилителя с емкостью на выходе.Производилась балансировка предлагаемым способом подвижных систем на кернах магнитоэлектрических миллиамперметров М 4205, класс точности прибора - 2,5.Был также проведен расчет допустимой статической неуравновешенности прибора е(максимальный зксцентриситет), определяемый проекцией ОС на ось Х-Х.При наклонах прибора (в наихудшем варианте) должно выполняться равенство1 1 ДОП ДОп7 (1) где С - удельный противодействующий момент,тдоп допустимый угол отклонения подвижной системыза счет дебаланса,Р - вес подвижной системы.Допустимое отлонение указателяЬВ равно где Ь - длина шкалы,К, - класс точности прибора.Учитывая что,ЬЕ:Е, ДОП,где тстр - длина стрелки,иэ совместного решения уравнений(1)-(3) получим Для подвижной системы прибора М 4205 С = 4 10 Нм/рад, К,. = 2,5, Ь = 10м, стр = 5 10м, Р = 0,5 10Н, в = 0,5 10кг.Подставляя в выражение (4), получимдоп =410 м. Бып проведен и 5 1 О 15 20 25 ЗО 40 45 50 55 расчет необходимого напряжения ЕОПна компараторе, обеспечивающего заданную точность балансировки. Рассматривался случай колебаний прибора с частотой 2,5 Гц и амплитудой20 мм, при этом с прибора снимаетсясигнал 2 мВ (прибора, сбалансированного до тдоп = 4 10 м), Расчетпараметров схемы показал, что такому напряжению соответствует Е и накомпараторе, равное 20 мВ. Максимальный угол поворота платформы 8Осоставляет 60Изготовление балансировочногоуса из термореактивной пластмассыобеспечивает хорошую фиксацию фотополимеризующейся эмульсии. Выполнение уса из прозрачного материалапозволяет повысить интенсивностьи равномерность освещения эмульсии,равномерность ее отвердевания. Врезультате этого значительно увеличи.вается скорость затвердевания, атакже не возникают остаточные напряжения, которые в процессе релаксации могут привести к погрешностиуравновешенности,В качестве термореактивной пластмассы используют полиметилметакрилат, пластифицированный дибутилфталатом типа С 0-95, Этот материал характеризуется высокими пределамипрочности, стабильностью свойствво времени, высокой светопрозрачностью и очень высокой температуройразмягчения.Время балансировки одного прибора, за исключением времени, необходимого для застывания балансировочного груза, не превышает 20 с.При этом достигаются высокая точностьи повторяемость процесса балансировки, полное исключение субъективностибалансировки, что позволяет использовать предлагаемые систему и способ балансировки при серийном производстве приборов с классом 0,5и менее точные.Изобретение позволяет полностьюавтоматизировать процесс уравновешивания, исключить ручные операциии, как следствие, уменьшить трудоемкость и повысить производительность процесса.Формула 1. Подвижная система магнитоэлек"трического измерительного прибора, 1226315содержащая ось, на которой расположена рамка с рабочей обмоткой, и держатель со стрелкой и плоским балансировочным усом, на котором размещен балансировочный груз, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности балансировки, балансировочный ус выполнен из оптически прозрачной термореактивной пластмассы с полусферическим углублением на конце, а балансировочный груз выполнен в виде прослойки фотополимериэующейся эмульсии, расположенной в углублении балансировочного уса,2, Способ балансировки подвижной системы магнитоэлектрического прибора, включающий предварительную ориентацию оси подвижной системы в вертикальном направлении,последовательные повороты подвижной системы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с одновременной регистрацией величины небаланса масс подвижной системы, а также заключительную фиксацию балансировочного груза, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения производительностипроцесса балансировки, после ориентации оси подвижной системы в вертикальном направлении подвижной системе сообщают возвратно-поступательные колебания в плоскости, перпенди кулярной оси подвижной системы,приэтом регистрацию величины небалансамасс подвижной системы производятпо амплитуде переменного напряженияв рабочей обмотке, первый поворот 15 подвижной системы осуществляют вокруг оси подачей линейно возрастаю".щего напряжения в рабочую обмоткудо достижения максимума амплитудыпеременного напряжения, второй по ворот осуществляют в плоскости,перпендикулярной направлению колебаний,до достижения заданного минимального значения амплитуды переменногонапряжения, а фиксацию балансиро ночного груза производят воздействием светового излучения.1226315 г.З Составитель С. ШумилишскаяТехред Л.Олейник Корректор И. Демчи дактор А. Шишкин Заказ 2124/ Тираж 728 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 035, Москва, Ж, Рау