Массоизмерительное устройство

 

МАССОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО , содержащее грузоприемную платформу , установленную на упругом элементе , с которым соединены первич- . нь1й преобразователь и электромагнит, для поднятия эталонного груза, подключенные к измерительно-вычислительному , блоку, отличаюцеес я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния . неидентичности характеристик элементовпервичного преобразователя, в нем первичный преобразователь выполнен в виде Ш-образного сердечника с обмотками и двух якорей, уставов- . ленных на упругом элементе на заданном, расстоянии друг от друга и под заданным углом симметрии первичного преобразователя к продольной оси упругого элемента, и введен дополнительный эталонный груз с электромагнитом подъема, подключенным к измерительно-вычислительному блоку, закреп ленный на упругом элементе на заданном расстоянии от места крепления якорей между ними.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4 (5!) G 01 С 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ключенные к измерительно-вычислительному. блоку, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния . неидентичности характеристик элементов. первичного преобразователя, в нем первичный преобразователь выпол.нен в виде Ш-образного сердечника с обмотками и двух якорей, установ- . ленных на упругом элементе на заданном, расстоянии друг от друга и под заданным углом симметрии первичного преобразователя к продольной оси упругого элемента, и введен дополнительный эталонный груз с электромагнитом подъема, подключенным к измери- 7 тельно-вычислительному блоку, закрепленный на упругом элементе на заданном расстоянии от места крепления якорей между ними.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2! ) 3665310/24-10 (22) 23.!1.83 (46) 30.06.85. Вюл. У 24 (72) В.А Зубарев . {71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им ° В.В,Куйбышева (53) 681.269(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР !! 523299, кл, G Ol С 9/00, 1976.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 685922, кл. G 01 G 9/00, 1979 (прототип). (54) (57) !"!АСС0ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТ)30, содержащее грузоприемную платформу, установленную на упругом элементе, с которым соединены первичный преобразователь и электромагнит. для поднятия эталонного груза. под. SU„„I 164554 A

1164554

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к устройствам, в которых используется тестовый метод измерения, позволяющий повысить точность определе- 5 ния массы груза.

Известно устройство для измерения массы, содержащее грузоприемную платформу, установленную на массоизмерительный преобразователь, 1О подключенный к блоку измерения, блок коррекции с эталонным грузом и дополнительный массоизмерительный преобразователь J.

Однако точность измерения с по- 15 мощью этого устройства ограничена возможностью исполнения трех упругих элементов с идентачными ха— рактеристиками..

Наиболее близким к предлагаемо — 20 му по технической сущности и достигаемому результату является массоизмерительное устройство, содер-жащее грузоприемную платформу, установленную на упругом элементе, с которым соединены первичный преобразователь и электромагнит для подъема эталонного груза, подклю— ченные к измерительно-вычислительному блоку P2)Однако точность измерения из— вестного устройства ограничена степенью идентичности характеристик двух первичных преобразователей, входящих в состав. устройства, и идентичностью их соединений с упру35 гим элементом. Недостатком уст/ ройства является также невозможность использования трансформаторных первичных преобразователей, имеющих

40 . большой диапазон выходных мощностей и достаточно надежных.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния неидентичности характеристик элементов

45 первичного преобразователя.

Поставленная цель ДостигаетсЯ тем, что в массоизмерительном устройстве, содержащем грузоприемную .платформу, установленную на упругом

50 элементе, с которым соединены первичный преобразователь и электромагнит для поднятия эталонного гру.за, подключенные к измерительно-вычислительному блоку, первичный преобразователь выполнен в виде ill-образ.

55 ного сердечника с обмотками и двух якорей, установленных на упругом элементе на заданном расстоянии друг от друга и под заданным - углом оси симметрии первичного преобразова теля продольной оси упругого элемента, и введен дополнительный эталонный груз с электромагнитом подьема, подключенным к измерительно-вычислительному блоку, закрепленный на упругом элементе на заданном расстоянии от места крепления якорей между ними.

На фиг.1 приведена схема устройства, вид сбоку; на фиг.2 — то же, вид сверху.

Измеряемая масса 1 помещена на грузоприемную платформу 2, соеди— ненную с упругим элементом 3, который укреплен на станине 4. Ш-образный сердечник 5 укреплен на упругом элементе 3 посредством соединительного элемента 6, Измерительные обмотки W 7 и W 8 подключены к блоку измеренйя 9, который выполнен в виде управляющей 3ВМ с соответству— ющим интерфейсом. Подвижные якоря

10 и 11 укреплены на упругом элементе 3 посредством соединительных элементов 12 и 13. Обмотка возбуждения

14 подключена к источнику возбуждения 15. Основной блок коррекции представляет собой электромагнит 16, механически соединенный с грузоприемной платформой 2, и эталонный груз 17 массой P . Электромагнит 16 подключен к блоку 9, Дополнительный блок коррекции состоит из электромагнита 18, укрепленного на упругом элементе 3 между соединительными элементами 12 и 13, и эталонного груза 19 массой 8, Электромагнит 18 подключен к блоку 9, Ш-образный сердечник 5 с обмотками 7 и 8 и c якорями 10 и 11 является трансформаторным первичным преобразователем, Принцип действия устройства заключается в проведении ряда измерений, результаты которых используют для вычисления измеренной массы.

Устройство работает следующим образом.

Упругий элемент 3, работающий на изгиб, под действием силы веса

P измеряемой массы деформируется, что приводит к перемещению подвижных якорей 10 и 11. относительно сердечника 5. После этого блок

9 снимает с измерительных обмоток

7 и 8 сигналы у„ и у . Во втором

1164554

Е

h КР(хш» х ) +813

Е Г где 1 — расстояние вдоль оси хх

35 от точки приложения эталонного груза О до точки крепления якоря II.

Запишем систему уравнений, связы-.

40 вающих параметры массоизмерительно. го устройства и измеряемую массу Р, в виде

1 у а „(1+ЬР)

1 у

2 а (I+bkP)

1 „(1+Ь(Р+Р ))

У, а,,1+Ь1 7Р+Р.))

1 а (1+Ь(kP+j )) где

° 1

3 ю

xuJ х1

45 такте после включения блоком 9 электромагнита 16, подсоединяющего к грузоприемной платформе 2 эталонный груз 17 с массой Ро, блок 9 снимает с обмоток 7 и Я сигналы у

3 и у . В третьем такте элетромаг— йит 16 выключается блоком 9, и груз 17 массой Ро отсоединяется от грузоприемной платформы 2, элек— тромагнит 18 включается блоком 9 10 и подсоединяет груз 19 массой 8, после чего блок 9 снимает с обмотки 8 сигнал у, Напряжение на вы5 ходе измерительной катушки 7 и 8 определяется выражением: м 1 з в " и Ро 8 и F2 ныч — Sp где Е„ — напряжение на выходе измерительной катушки; 20 м — частота напряжения возбуждения; ток в катушке возбуждения; еМ вЂ” количество витков в катушке возбуждения; 25

W — количество витков в измерительной катушке; р. — магнитная постоянная пустоты;

S„ „площадь сечения сердечника

30 трансформатора;

Яны„— суммарный начальный зазор между Ш-образным и соответствующим подвижным сердечником при Р=О;

5< — зазор, обусловленный изМеря емым параметром P.

При изгибе величина зазора, обус,ловленного параметром Р, между якорем и сердечником, соединенными с поверхностью упругого элемента, равна

5(P)=5 K =E --"-"- =S х

Hèçгh ныч ныл Е 1 ныл

Р h — (х — х )

E Ä ш в где Я вЂ” относительная деформация пов ерхнос тно r о слоя упругого элемента;

М„ „- изгибающий момент; 50

h — расстояние от нейтрального слоя до середины зазора, деформация которого рассматривается;

Š— модуль упругости; 55

Х вЂ” момент инерции сечения упру. гого элемента относительно нейтральной оси;

4 х„— расстояние вдоль оси хх от точки крепления соответствующего якоря до прямой, перпендикулярной оси хх и проходящей через точку приложения параметра P.

/ х — расстояние вдаль оси хх от крепления сердечника до прямой, перпендикулярной оси хх и проходящей через точку приложения параметра P.

Следовательно ныч h p )- — --(х -х

E Z (u Т. ° W>u)p,ЯЯ

Полагая, (x„— х )=(х,„— х„) х К, где К определяется на основе технических требований к массоизмерительному устройству и реализуется выбором соответствующих х,, х и х, и учитывая, что при включении электромагнита 18, подсоединяющего груз 19 массой 8 (электромагнит 16 включен и груз 17 массой Ро отсоединен от грузоприемной платформы), относительная деформация определяется выражением

Система решается в блоке 9 по выражению

1164554

У" а

Составитель В.йиршов

Редактор К,Волощук Техред О.Неце Корректор В.Гирняк

Заказ 4178/38 Тираж 703 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 (9---Qg-YgP ggPo — Ps 7i ) у (у -у ) у - -- -(у -у ) у Р

Таким образом, результат измерения не зависит от параметров а„, а, стабильности величины k различия. величин суммарных начальных зазоров . между Ш-образным сердечником и соответствующим якорем. Следовательно, исключается влияние на точность измерения массы внешних условий и дрейфа отдельных элементов устройства..

При повороте Ш-образного сердечника 5 с якорями 10 и 11 в гориэон— тальной плоскости относительно оси хх меняется диапазон изменения заэо а между ними. Взаимное расположение, т.е. угол между осями хх: и шш трансформаторного первичного преобразователя и угругого элемента 3 (фиг.2), выбирается исходя из заданных технических требований к устройству, в том числе чувствительности. Изменение диапазона достига- . ется также изменением положения

1п граней Ш-образного сердечника, ограничивающих разрыв магнитопровода, относительно оси шш и соответствующего изменения формы подвижных сердечников.

15 Точность измерения массы с помощью предлагаемого устройства определяется в основном стабильностью массы эталонных грузов и трчностью гиперболической аппроксимации реальной

2О функции преобразования массоизмерительного устройства, что и обуславливает технико-экономические преимущества устройства.