Автоматические весы с электромагнитным уравновешиванием

Автоматические весы с электромагнитным уравновешиванием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности взвешивания. При наложении груза 6 на чашку 5 коромысло 1 отклоняется от положения равновесия , что приводит к возникновению на выходе преобразователя 4 отклонения сигнала постоянного тока, уровень которого пропорционален углу сл со о со с 00 -J Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) Пи4 G 01 С 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3963462/24-10 (22) 01,08.85 . (46) 15.04.87. Бюл. Ф 14 (72). Л.В.Лебедева, А.И.Синяков, В.А.Субботский и А.П.Щелкин (53) 681.269(088.8) (56) Сахаров А.И. Весы в физико-хими ческих исследованиях. М.: Наука, 1968, с. 66.

Авторское свидетельство СССР

1(587340, кл. G 01 G 7/04, 1976. (54) АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЕСЫ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ УРАВНОВЕШИВАНИЕМ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике. Цель изобретения повышение точности взвешивания. При наложении груза 6 на чашку 5 коромысло 1 отклоняется от положения равновесия, что приводит к возникновению на выходе преобразователя 4 отклонения сигнала постоянного тока, уровень которого пропорционален углу

13038 отклонения коромысла 1 от положения равновесия. Модулятор 13 преобразует сигнал отклонения постоянного тока в сигнал переменного тока, частота которого равна частоте гармонического сигнала, поступающего на управляющий вход модулятора 13 с выхода генератора 17 гармонических колебаний, а фаза определяется направлением перемещения плеча коромысла 1. Сигнал с моЗ7 дулятора 13, пройдя усилитель 14, фазовращатель 15 и регистратор 1б, поступает в обмотку 11 возбуждения, протекая по которой переменный ток создает в стержне 10 магнитопровода переменный магнитный поток, наводящий в катушке 12 переменную ЭДС. Амплитуда переменного тока пропорциональна углу отклонения коромысла 1 or положения равновесия. 2 ил.

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к весам, используемым при физико-химических исследованиях.

Цель изобретения — повышение точности взвешивания.

На фиг. 1 показана структурная схема автоматических весов с электромагнитным уравновешиванием; на фиг.2— изометрическая проекция электромагнитного компенсатора этих весов.

Автоматические весы с электромагнитным уравновешиванием содержат коромысло 1, которое при помощи опорной призмы 2 установлено на подушке 3.

К одному из плеч коромысла 1 подвешены подвижный элемент преобразователя 4 отклонения и грузоприемная чашка 5 для размещения груза б. Электромагнитный компенсатор 7 выполнен в виде неподвижно закрепленного на основании весов электромагнита 8 переменного тока с обмоткой 9, неподвижно закрепленного магнитопровода 10 броневого типа, на боковых стержнях которого расположена обмотка 1.1 возбуждения, и подвижной уравновешивающей двухсекционной короткозамкнутой катушки 12, свободно .подвешенной к коромыслу 1. . Верхняя секция уравновешивающей двух- секционной короткозамкнутой катушки

12 размещена с зазором на среднем стержне магнитопровода 10, а нижняя расположена в кольцевом зазоре между полюсов электромагнита 8 переменного тока. Уравновешивающая двухсекционная короткозамкнутая катушка 12 имеет некоторую свободу перемещения в вертикальном направлении. Выход преобра40 зоватепя 4 отклонения подключен через

2 модулятор 13 к усилителю 14. К выходу усилителя 14 через фазовращатель 15 и регистратор 1б подключена обмотка 11 возбуждения, расположенная на боковых стержнях магнитопровода 10. Выход генератора 17 гармонических колебаний соединен с управляющим входом модулятора 13 и входом усилителя 18 мощности, К выходу усилителя 18 мощности. К выходу усилителя 18 мощности подключена обмотка 9 электромагнита 8 переменного тока.

Автоматические весы с электромагнитным уравновешиванием работают следующим образом.

После их включения гармонический сигнал с выхода генератора 17 гармонических колебаний подается на усилитель 18 мощности, усиливается им и поступает в обмотку 9 электромагнита 8 переменного тока. В кольцевом зазоре между полюсами электромагнита 8 возникает переменное магнитное поле, амплитуда индукции которого пропорциональна амплитуде переменного тока в обмотке 9, а частота равна частоте сигнала на выходе генератора 17. При наложении груза 6 на чашку 5 коромысло 1 отклоняется от положения равновесия, что приводи к возникновению на выходе преобразователя 4 отклонения сигнала постоянного тока. Уровень сигнала пропорционален углу отклонения коромысла 1 от положения равновесия, а его полярность зависит от. направления перемещения (вниз или вверх) плеча коромысла 1, связанного с подвижным элементом преобразователя 4 отклонения. Модулятор 13 преобразует сигнал отклонения постоянного тока

1303837 в сигнал переменного тока, амплитуда которого пропорциональна уровню сигнала отклонения постоянного тока, частота равна частоте гармонического сигнала, поступающего на управляющий вход модулятора 13 с выхода генератора 17 гармонических колебаний, а фаза определяется направлением перемещения (вниз или вверх) плеча коромысла 1. Усилитель 14 усиливает по- 10 ступающий на его вход от модулятора

13 сигнал переменного тока. Усиленный сигнал с выхода усилителя 14 через фазовращатель 15 и регистратор 16 поступает в обмотку 11 возбуждения, рас-15 положенную на боковых стержнях магнитопровода 10. Протекающий по обмотке 11 возбуждения переменный ток создает в среднем стержне магнитопровода 10 броневого типа переменный маг- 20 нитный поток, который наводит в верхней секции подвижной уравновешивающей двухсекционной короткоэамкнутой катушке 12 переменную ЭДС, обуславливающую протекание по виткам короткозамкнутой катушки 12 переменного тока. Амплитуда переменного тока, протекающего по виткам короткозамкнутой .катушки 12, пропорциональна углу отклонения коромысла 1 от положения равновесия.

В результате взаимодействия переменного тока, протекающего по нижней секции короткозамкнутой катушки 12 расположенной в кольцевом зазоре меж-35 ду полюсами электромагнита 8, с магнитной индукцией переменного поля электромагнита 8, возникает сила F, действующая на витки нижней секции короткозамкнутой катушки 12 и возвра-40 щающая коромысло 1 весов в близкое к исходному положение равновесия.

В случае совпадения фазы тока в короткозамкнутой катушке 12 с фазой магнитной индукции между полюсами электромагнита 8 значение силы F будет равно

F=Isinut f В ° sinut=I Р Б sin zt=

=2 kI(1-cos2vt), 1

50 где I — амплитуда переменного тока, протекающего по виткам короткозамкнутой катушки 12;

E — длина провода нижней секции короткозамкнутой катушки 12;

 — амплитуда магнитной индукции переменного поля между полюсами электромагнита 8;

Я вЂ” круговая частота переменного тока на выходе генератора 17 гармонических колебаний;

k=f8.

Таким образом, амплитудное значение уравновешивающей силы F пропорционально амплитудному (действующему) значению тока в короткозамкнутой катушке 12, следовательно, амплитудному (действующему) значению тока в обмотке !1 возбуждения, а значит, углу отклонения коромысла 1 от положения равновесия. Направление действия силы Г зависит от направления тока в нижней секции короткозамкнутой катушки 12 и направления вектора магнитной индукции между полюсами в кольцевом зазоре электромагнита 8 переменного тока. Поскольку фаза тока в уравновешивающей двухсекционной короткоэамкнутой катушке 12 и фаза магнитной индукции поля электромагнита 8 меняются одновременно, то направление действия силы не изменяется. Значение же силы. изменяется от нуля до максимального с удвоенной частотой переменного тока. Так как инерционность коромысла 1 весов велика и частота собственных колебаний составляет доли Гц, то циклическое изменение значения силы, действующей через уравновешивающую двухсекционную короткозамкнутую катушку 12 на коромысло 1 с частотой в несколько десятков (и выше) Гц, не приводит к раскачиванию коромысла 1 и не нарушает нормальной работы весов.

Полярность подключения. обмотки 9 электромагнита 8 к усилителю 18 мощности выбирается такой, чтобы сила Г, действующая на нижнюю секцию короткозамкнутой катушки 12, стремилась возвратить коромысло 1 к положению равновесия. Фазовращатель 15 позволяет исключить фазовый сдвиг между током в короткозамкнутой катушке 12 и магнитной индукцией между полюсами электромагнита 8, возникающий вследствие различия полных сопротивлений обмоток 9 и 11. Исключение фазового сдвига обеспечивает получение максимального уравновешивающего усилия при выбранных параметрах электромагнитного компенсатора 7. 0 значении массы взвешиваемого груза судят по показаниям регистратора 16, которые пропорциональны амплитудному (дей1 103837 ствующему) значению тока, протекающего по обмотке 11 возбуждения.

Лвтоматические весы с электромагС о с т а в и т е л ь В . III H p III o B

Редактор Э.Слиган, Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Заказ 1296/40 Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, ч

Ф о р м у л а и э о б р е т е и и я нитным уравновешиванием, содержащие коромысло, связанное с подвижной частью преобразователя отклонения, неподвижная часть которого закреплена на основании весов, усилитель, генератор гармонических, колебаний, регистратор и электромагнитный компенсатор, о т л и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью повышения точности, в них введены модулятор, к одному входу которого подключен выход преобразователя отклонения, а к другому вхо ду — генератор гармонических колебаний, фаэовращатель, вход которого через усилитель соединен с выходом модулятора, и усилитель мощности, вход которого подключен к генератору гармонических колебаний, причем электромагнитный компенсатор выполнен в виде неподвижно закрепленных

5 на основании весов электромагнита переменного тока с. обмоткой, размещенной на его сердечнике, и магнитопровода броневого типа с обмоткой возбуждения, расположенной на его край10 них стержнях, и подвешенной к коромыслу короткозамкнутой катушки с двумя секциями, одна из которых расположена с зазором вокруг среднего стержня магнитопровода броневого ти15 па, а другая — в кольцевом зазоре между полюсов электромагнита переменного тока, при этом обмотка возбуждения подключена через регистратор к выходу фазовращателя, а обмотка

3Q электромагнита переменного тока соединена с выходом усилителя мощности.