Струнний датчик ваги

1 Струнний датчик ваги, що містить чутливий елемент у вигляді струни з вольфрам-ренієвого дроту, затисненої у затискачі та розміщеної в полі постійного магніту, який відрізняється тим, що у датчик введено дві плати, які забезпечують живлення датчика та передавання сигналу до комп'ютера, одна з плат рухома, з можливістю обертання разом з датчиком ваги, а друга - нерухома 2 Датчик за п 1, який відрізняється тим, що оптопару світлодюд-фототранзистор для передавання сигналу встановлено коаксіальне, світлодюд -на рухомій платі, фототранзистор - на нерухомій 3 Датчик за п 1, який відрізняється тим, що всі елементи конструкції виконано вісесиметричними 4 Датчик за п 1, який відрізняється тим, що для збільшення добротності коливання, кінцеві наконечники постійних магнітів, у полі яких знаходиться чутливий елемент, мають спеціальну форму 5 Датчик за п 1, який відрізняється тим, що для збільшення крутизни імпульсу передаваного сигналу, на рухомій платі установлена спеціальна схема нагромаджувана енергії від малопотужного джерела, яка дозволяє отримати потужний імпульс струму через світлодюд передавача 6 Датчик за п 1, який відрізняється тим, що для зменшення впливу високочастотного обертального трансформатора живлення на вимірювальну частину датчика, його конструкцією передбачено повне екранування високочастотного поля розсіяння Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути застосований в автоматизованій системі управління технологічним процесом вирощування монокристалів із зворотним зв'язком щодо зміни ваги монокристала, що росте Відомо датчик ваги ( див Датчик ваги ВР34 фірми "Sartonus"), прийнятий за прототип, який містить чутливий елемент у вигляді струни з вольфрам-ренієвого дроту, що затиснена у затискачі та розміщена в полі постійного магніту Недоліком цього пристрою є те, що він використовується тільки для зважування тигля, що вирощують монокристали, а не самого монокристала, що знижує точність виміру, тому, що провадиться непрямий вимір ваги монокристала, а також те, що вищевказаний пристрій не пристосований для обертання В основу винаходу поставлено задачу досягнення більшої точності виміру змінної в часі ваги монокристала, що росте, шляхом застосування струнного перетворювача, який має цифровий вихід за допомогою плат, що забезпечують живлення струнного датчика та передавання сигнала до компьютера Поставлена задача досягається тим, що в струнному датчику ваги, який містить чутливий елемент у вигляді струни з вольфрам - ренієвого дроту, що затиснена у затискачі та розміщена в полі постійного магніту, згідно винаходу, у датчик введено дві плати, що забезпечують живлення датчика та передавання сигналу до комп'ютера, одна з плат обертається разом із струнним датчиком ваги, а друга плата - нерухома Живлення передається через трансформатор, що обертається і одна частина якого розташована на рухомій платі, а друга - на нерухомій Сигнал до комп'ютера передається через оптопару світло діод - фототранзистор, яка розташована коаксіально Світлодюд міститься на платі, що обертається, а фототранзистор - на нерухомій Всі елементи конструкції виконано вісесиметрично, щоб мінімізувати дисбаланс при обертанні датчика ваги Таким чином вирішується задача виміру змінної в часі ваги монокристала, що росте, причому провадиться вимір монокристала, що обертається, переміщується та росте у вакуумі або ж у спеціа со 44392 льному газовому середовищі Сигнал, що його отримано від датчика ваги у цифровому вигляді, найбільш відповідає вимогам комп'ютерної системи управління Отримані результати говорять про розрішаючу здатність датчика 0,1 0,2г при вазі 10кг Сутність винаходу пояснюється кресленням, де на фіг 1 зображено загальний вигляд струнного датчика ваги, а на фіг 2 - поперечний розріз пристрою Струнний датчик ваги містить чутливий елемент 1 у вигляді струни з вольфрам-ренієвого дроту, затисненої в затискачі 2,3 Діаметр дроту залежить від необхідної граничної ваги, що вимірюється Струну чутливого елемента 1 розміщено в полі постійного магніту, а саме, в зазорі між полюсними наконечниками 4, 5, форма яких створює достатню напругу магнітного поля Верхній затискач 2 чутливого елемента 1 шарнірно підвішено до електроізольованої опори До нижнього затискача 3 також шарнірно прикріплена запобіжна муфта 6, яка захищає струну 1 від обриву, якщо навантаження перевищує граничне Муфту 6 підвішено на центрованих шайбах 7, що мають велику радіальну жорсткість для передавання обертаючого моменту та мінімальну осьову, щоб не створювати опору при передаванні зусилля ( ваги монокристала, що росте) на струну чутливого елемента 1 Вся вищезгадана конструкція уміщена до герметичного корпусу 8, що дозволяє працювати чутливому елементу 1 у вигляді струни в вакуумі, або в газовому середовищі Над герметичном корпусом розташовано дві плати 9, 10, що забезпечують живлення датчика та передавання сигналу до комп'ютера Перша плата 9 обертається разом з датчиком ваги, друга 10 нерухома Живлення передається через трансформатор 11, що обертається, одна частина трансформатора міститься на нерухомій платі 9, інша на рухомій 10 Сигнал передається через оптопару СВІТЛОДІод 12 - фототранзистор 13, світлодюд 12 розташовано на платі, що обертається, фототранзистор 13 - на нерухомій Світлодюд та фототранзистор розташовано коаксіально Принцип роботи струнного датчика ваги побудовано на залежності зміни частоти власних коливань струни від зміни сили її натягування У конкретному застосуванні від зміни ваги монокристала, що росте Вага кристала, що росте, прикладена до кінця вала муфти 6, котру підвішено на нижньому затискачі 3 струни чутливого елемента 1 Автогенератор, одним з елементів котрого є струна 1, створює коливання струни в постійному магнітному полі Частота цих коливань відповідна силі натягування струни (вазі монокристала) При ЗМІНІ СИЛИ натягування (ваги монокристала змінюється частота коливань струни 1 Електричні імпульси відповідної частоти від автогенератора передаються через оптопару світлодюд 12 - фототранзистор 13, підсилюються до ТТЛ-рівня (5 В), далі передаються до комп'ютера для обробки При використанні струнного датчика ваги досягається більша точність виміру, більша чутливість, що дозволяє автоматично вирощувати монокристали від запалу із заданими герметичними характеристиками Це дозволяє підвищити вихід готової продукції 44392 ФІГ. 1 44392 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90