Подвижная система магнитоэлектрического измерительного прибора и способ ее балансировки

Подвижная система магнитоэлектрического измерительного прибора и способ ее балансировки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретення - повьппение точности балансировки подвижной системы. На рамке 2 с рабочей обмоткой закреплены стрелка 3 и балансировочный ус 5, на котором выполнено сферическое углубление для прослойки 7 фотополимеризующейся светочувствительной эмульсии. Лосле ориентации оси 1 в вертикальном направлении подвижной системе сообщают возвратно-поступательные колебания в плоскости, перпендикулярной оси 1. Регистрацию величины небаланса масс подвижной системы Пг

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1) 4 G 01 R 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABT0PCH0MY СВИДЕТЕЛЪСТВУ (54 ) ПОДВИЖНАЯ СИСТЕМА МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА И СПОСОБ ЕЕ БАЛАНСИРОВКИ (57) Изобретение относится к измерительной технике ° Цель изобрете-: ния — повышение точности балансировки подвижной системы. На рамке 2 с рабочей обмоткой закреплены стрелка

3 и балансировочный ус 5, на котором выполнено сферическое углубление для прослойки 7 фотополимеризующейся светочувствительной эмульсии.

После ориентации оси 1 в вертикальном направлении подвижной системе сообщают возвратно-поступательные колебания в плоскости, перпендику" лярной оси 1. Регистрацию величины небаланса масс подвижной системы

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3796672/24-21 (22) 03.10.84 (46) 23. 04. 86. Бюл. У 15 (7 1) Ульяновский политехнический институт (72) В.А. Мишин, Д.М. Белый, А.А. Новиков и Г.В. Медведев (53) 621.317.044 (088.8) .(56) Алукер Ш.М. Электрические измерения. — M. Колос, 1966,с. 52-66.

Арутюнов В.О. Расчет и конструирование электроизмерительных приборов. - M. — Ë.: ГЭИ, 1956, с. 75-79, 128-133.

Булонский П.И. и Лукичева А.Н.

Технология и оборудование производства электроизмерительных приборов. — M., 1973, с. 161.

„„SU„„1226315 А

1226315 клише производят по амплитуде переменного напряжения н рабочей обмотке. При этом первый поворот осуществляют вокруг оси подачей линейно возрастающего напряжения н рабочую обмотку да достижения максимума амплитуды переменного напряжения. Второй поноИзобретение относится к измерительной технике и может быть испальзовано при производстве электроизмерительных приборов магнитоэлектрической системы.

Цель изобретения -- повышение точности балансировки подвижной системы за счет минимизации конечно. .о небаланса масс и одновременное упрощение процесса балансиронки, повьпчение .его производительности за счет исключения многократно повторяющихся операций и автоматизации.

На фиг.1 изображена предлагаемая подвижная система, на фиг.2 — нид

А на фиг.1, на фиг.3 — схема устройства для реализации способа балансировки.

Подвижная система (фиг.1) содержит закрепленную на оси 1 рамку ? с рабочей обмоткой, стрелку 3 и укрепленный на рамке 2 с помошью держателя А плоский балансировочный ус

5, изготовленный из прозрачной -.åðмареактивнай пластмассы Вблизи удаленного ат оси 1 конца которого выполнено полусферическое углубление

ti, заполненное прослойкой 7 фотополимеризующейся снеточунстнительной эмульсии.

В качестве прозрачной термореактивной пластмассы применяют полиметилметакрилат, в качестве снетачув стнительнай эмульсии — композицию

ЗСДП вЂ” 5 на основе эпоксидной смолы

3Д-20, используемую, например для залинки электрсузлов, склеивания пластмасс и изготовления сборных

При осуществлении автоматической балансировки н процессе производства используют устройство (фиг.3), рот осуществляют в плоскости, перпендикулярной направлению колебаний, да достижения заданного минимального значения амплитуды переменного напряжения.Фиксацию балансиравочного груза производят ноздейстниемсветонога излучения, 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

2 ,содержащее платформу 8 для закрепления прибора 9 и сообщающего ему возвратно-поступательные колебания двигателя 10, установленную с возg i мажностью поворота в перпендикулярной направлению колебаний плоскости с помощью двигателя 11, блок измерения небаланса масс, включающий параллельно подключенные к входным

1О клеммам 12 прибора 9 с помощью коммутатора, выполненного в ниде отдельных клю"-ей 13- 15, генератор 16 пилообразного (линейна нарастающего) напряжения с запоминающим элементам 17, а также канал преобразования в усиления сигнала, состоящий из фильтра 18 верхних частот,усили теля 19 постоянного тока, фильтра

20 нижних частот, выпрямителя 21, нибрапреобразователя 22 и усилителя

?3„ ныхад которого подключен.к обмотке управления двигателя 11, схему 24 фиксации максимального уровня снимаемого с прибора напряжения, выполненную в виде экстрематора., схему фиксации заданного, соответстнуюшегo допустимой неуравновешенности„ уровня снимаемого с прибора напряжения, выполненную в ниде компаратора 25 с выходом, связанным череэ реле 26 с обмоткой возбуждения двигателя 10, и схему 27 определения характера изменения напряжения, подключенную через реле

28 к инвертару 29 напряжения.

Подвижная система работает следующим образом.

Подвижная система размещается на опорах н постоянном магнитном поле. При подаче тока н рабочую обмотку рамки 2 возникает вращающий момент, под действием которого рамка 2 сс стрелкой 3 поворачиваются

1226 вокруг 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 Z-Z сообщают прибору 9 возвратно-поступательные колебания в перпендикулярной оси вращения подвижной системы плоскости (в направлении оси Y-Y на 15 фиг.2а), одновременно контролируют неуравновешенность по величине наводимого в рабочей обмотке рамки 2 переменного электрического напряжения, пропорционального проекции ста- щ тического эксцентриситета ОС на ось

Х-Х. Подачей в рабочую обмотку рамки 2 линейно возрастающего по величине напряжения осуществляют плавный поворот подвижной системы вокруг д оси Z-Z (на фиг.2а показан стрелкой), фиксируют момент достижения переменным напряжением в рабочей обмотке рамки 2 максимального значения (что соответствует совпадению вектора ОС с осью Х-Х, фиг.2S) после чего поворот вокруг оси Z-Z прекращают и смещают прослойку 7 (балансировочный груз) вдоль оси Х-Х в нужную сторону путем поворота прибора 9 в перпендикулярной направлению колебаний

35 плоскости (вокруг оси 7-7 на фиг.2Б как показано стрелкой). Указанный поворот прекращают в.момент достижения переменным напряжением в ра40 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 (на фиг.3 показан с закрытой крьппкой) закрепляется на платформе 8. При подаче постоянного напряжения через 55 нормально замкнутые контакты реле

26 в обмотку возбуждения двигателя

10 последний через редуктор (не по315 4 казан) и кулачок 30 сообщает прибору 9 возвратно-поступательные колебания в направлении оси Y-Y (фиг.2). При этом в рабочей обмотке рамки 2 прибора магнитоэлектрической системы, расположенной в рабочем зазоре постоянного магнита, наводится переменное электрическое напряжение с амплитудой, пропорциональной проекции статического эксцентриситета

ОС (фиг.2) на оси Х-Х. Эксцентриситет ОС, лежащий в любой из поперечных плоскостей, перпендикулярных оси Z-Z поворота подвижной части, определяет ее статическую неуравновешенность или небаланс масс на фиг.2 эксцентриситет ОС показан в плоскости, совпадающей с верхней стороной рамки 2 подвижной части, здесь Π— геометрический центр подвижной системы, С вЂ” прбекция центра масс подвижной системы на поперечную плоскость).

Наводимое в рабочей обмотке прибора 9 напряжение снимается с выходных клемм 12 (фиг.3) и поступает в канал преобразования и усиления сигнала, состоящий из фильтра 18 верхних частот, усилителя 19 постоянного тока, фильтра 20 нижних частот и выпрямителя 21.

Одновременно с включением двигателя 10, сообщающего прибору поступательные колебания, замыкаются ключи

13 и 14 (ключ 15 в начальный момент разомкнут). Через замкнутый ключ

13 к клеммам 12 прибора одновременно с каналом преобразования и усиления сигнала подключается через запоминающий элемент 17 генератор 16 пилообразного напряжения. Плавно увеличивающийся сигнал генератора 16, подаваемый в рабочую обмотку рамки

2, вызывает плавный поворот подвижной системы прибора 9 вокруг оси

Z-Z (на фиг.2 at показан по часовой стрелке). При повороте происходит изменение проекции эксцентриситета

ОС на ось Х-Х, определяющей амплитуду наводимого в рабочей обмотке сигнала.

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 зам12. . 6.3 « :

Я ( э кнутый ключ 14. В моменг достижения сигналом максимума экстрематор ?4 размыкает ключ 13, отключая генератор 16 (при этом ь прибор падается зафиксированное элементом 17 значение напряжения гейератора 16, тяк что подвижная система остается в том же угловом положении огносиTe»bно оси Z-7). а также размыкает ключ

14 и замыкает ключ 15.

Фильтр 18 верхних частот не пропускает в канал преобразования сигнал с генератора 16, фильтр 20 ни>кних частот срезает индуктируемые г рабочей обмотке прибора IIpH колебаниях парязитные напряжения высших гармоник, обусловленные возбуждением собственных колебаний элем=нтов

ПОДВИжиай ЧЯСТИ C. IIhI: >J>IV! IH ObCTHBH ными чяс тотами стрелки 3, момент ные пружиныи т.п. Таким образом, ня выпрямитель 21 прог>ускяется толь <о рябочий сиГнял с ямплит«гдой пропорциональной проекции эксценгриситета ОС на ась Х-Х. Наибольшая .>увствительность достигается при выборе

ЧЯСТО ГЫ ЭТОГO СИ«НОЛЯ Л«С-ООТТ3С «С Г венно, частоты колебятел> ного движения платформы 8 регулируемой пол,бором передаточного Отношения редук-тора двигателя 10, близкой к собственной Частоте кру-..ильпых колебаний подвижной системы вокруг о<.и 7,-7., (для приборов известных типов эгя частота лежит в пределах 1--3 Гп):

Выпрямитель 7.1 пре >брязует переменный сигнал в постаяннь|й.

После рязмыкяния ключа 14 и замы-кания ключа 15 сигнал с прибора 9 поступает через ключ 15, с::ему 27 определения характера (направления) изменения напряжения> инвертар 29, реле 28, вибропреобразавятель 2? и усилитель 23 в обмотку угрявления двигателя 11, осуществляет<:я влавH bIH HOB O p 0 T пл а T!«> O p H b 8 в и (J C T e прибором 9 в плоскости, перпендикулярной направлению колебаний У-"..

При этом смещение жидкого балансираВОЧНОГО ГРУЗЯ (IIPOC JOHKI > (ШИГ ?.!> в углублении 6 происходит гlIOJIL оси

Х-Х. Так как предвярительнс> подвижная часть уже повернута так, что вектор ОС эксцентриситетя савпацае". с осью Х-Х, то одновременно со смеще нием прослойки 7 проекция центра масс (точка С) смещает ся вдоль оси

Х -Х, Точка С совпадает с точкой О, г,е. проекция эксцентриситета OJ: на ось Х--Х становится равной нулю только в том случае, если наклон платформы 8 относительно оси У-У. происходит в нужную сторону (как показано с:трепкой на фиг.2>з).

Для этой цели в устройстве используют схему 27, выполненную в виде дифференциатора и позволяющую знаку первой производной определить возряс.яет или уменьшается сигнал во

IIpo .ени, я также инвертор 29 напряжелия и рел-.= ?8. Реле 28 находится в нормальном замкнутом положении (фиг,3), «IpH этом двигатель 11 поворячип,I;r платформ.„- 8 в определенную сторонv »;.>круг оси Y-Ó. В случае если схемя. 27 фиксирует уменьшение сигналя (знак производной отрицателен), процесс уравновешивания идет пра>з.->пыла« т.е. точка С приближается к ".очке О и, следовательно, уменьшает я амплитуда сигнала, наводимоГо в рабочей обмотке, сигнал с прибора 9 через ключ 15 и нормально замкну.-.ое реле 28 продолжает поступать ня двигатель 11, который поворачивает платформу до полного устранения дебяланса. В случае, если поворот и:, я:формы 8 происходит в противо>п>ложную сторону (так, чта эксцентри ...-"Ггет ОС увеличивается), соответстпе--зпа увеличи>зается снимаемый с приб-ря 9 и подаваемый на схему 27 сиг:яз,знак производной положительный). >»и эзом схема 27 через обмотку уп.->ЯвявiIHH peле 28 переключает его ко".тяк гы в вер кнее (на фиг.3) полония «и с игнял с приборя. 9 подается —..Яре» к.:юч 15 На двигатез:ь 11 через я:. вер; ор 29:- апряжения, который из спяет палHpFIocTb сооТ встственно, направление наворота дви:.;-тегя 11. Одновременно сигнал с ключя 15 поступает на компаратор 25, ня второй вход которого подается сиг; вЂ.Ял с источника опорного напряжения (Е, ). Напряжение источника (Е )

i>iI выбирается расчетным путем и опреде:IHeTся точностью балансировки. При равенстве Е,„ и снимаемого с прибора сигналя ксмпаратор 18 срабатывает, реле 26 размыкается и двигатель 10, >зозбуждающий колебания прибора, выключается. Далее прибор 9 остается в наклонном положении до

1226315

К,L25L т

100 100 (2) (3) С, К, 1.

4оп 100 Р Р стр (4) фиксации прослойки 7. Для этого ком- позиция освещается рефлектором с отражателем, размещенным под прибором

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 Г6-28, запоминающий элемент 10 выполнен на базе операционного усилителя с емкостью на выходе.

Производилась балансировка предлагаемым способом подвижных систем на кернах магнитоэлектрических миллиамперметров М4205, 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 равенство

С Чдоп P Eäoo. (1) где С вЂ” удельный противодейстЧ вующий момент, — допустимый угол отклонения подвижной системы за счет дебаланса, Р— вес подвижной системы.

Допустимое от. .лонение указателя

68 равно где L — длина шкалы, К, — класс точности прибора.

Учитывая что, д = c« одоп. р где т, „- длина стрелки, иэ совместного решения уравнений (1)-(3) получим

Для подвижной системы прибора

М4205 С = 4 ° 10 Нм/рад, К,. = 2,5, L = 10 ì, Остр = 5 10 м, Р =

= 0,5 ° 10 Н, m = 0,5 10 кг.

Подставляя в выражение (4), получим 3 до„=4 ° 10 м. Бып проведен и

5

1О

ЗО

55 расчет необходимого напряжения Е оп на компараторе, обеспечивающего заданную точность балансировки. Рассматривался случай колебаний прибора с частотой 2,5 Гц и амплитудой

20 мм, при этом с прибора снимается сигнал 2мВ (прибора, сбалансированного до 1до„ = 4 10 м). Расчет параметров схемы показал, что такому напряжению соответствует Е на компараторе, равное 20 мВ. Максимальный угол поворота платформы 8

О составляет 60

Изготовление балансировочного уса из термореактивной пластмассы обеспечивает хорошую фиксацию фотополимеризующейся эмульсии. Выполнение уса из прозрачного материала позволяет повысить интенсивность и равномерность освещения эмульсии, равномерность ее отвердевания. В результате этого значительно увеличивается скорость затвердевания, а также не возникают остаточные напряжения, которые в процессе релаксации могут привести к погрешности уравновешенности.

В качестве термореактивной пластмассы используют полиметилметакрилат, пластифицированный дибутилфталатом типа СО-95. Этот материал характеризуется высокими пределами прочности, стабильностью свойств во времени, высокой светопрозрачностью и очень высокой температурой размягчения.

Время балансировки одного прибора, за исключением времени, необходимого для застывания балансировочного груза, не превышает 20 с.

При этом достигаются высокая точность и повторяемость процесса балансировки, полное исключение субъективности балансировки, что позволяет использовать предлагаемые систему и способ балансировки при серийном производстве приборов с классом 0 5 и менее точные.

Изобретение позволяет полностью автоматизировать процесс уравновешивания, исключить ручные операции и, как следствие, уменьшить трудоемкость и повысить производительность процесса.

Формула

1. Подвижная система магнитоэлек" трического измерительного прибора, 1226315 содержащая 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 шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса балансировки, после ориен— тации оси подвижной системы в вертикальном направлении подвижной системе сообщают возвратно-поступательные колебания в плоскости, перпенди10 кулярной оси подвижной системы,при этом регистрацию величины небаланса масс подвижной системы производят по амплитуде переменного напряжения в рабочей обмотке, первый поворот подвижной системы осуществляют вокруг оси подачей линейно возрастаю". щего напряжения в рабочую обмотку до достижения максимума амплитуды переменного напряжения, второй по20 ворот осуществляют в плоскости,перпендикулярной направлению колебаний, до достижения заданного минимального значения амплитуды переменного напряжения, а фиксацию балансиро25 ночного груза производят воздействием светового излучения.

1226315

Составитель С. Шумилишская

Редактор А. Шишкина Техред Л.Олейник Корректор N. Демчик

Заказ 2124/41

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгор д, у . p о л. П оектная,4