Ваговимірювальний датчик

Реферат: UA 68515 U UA 68515 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вимірювальної техніки та може бути використана для вимірювання ваги, зусиль, тиску. Відомо ваговимірювальний датчик, що містить джерело магнітного поля, розташоване між першою парою ферочутливих елементів, вихідні обмотки яких увімкнені за диференціальною схемою, та другу пару ферочутливих елементів, вихідні обмотки яких також увімкнені за диференціальною схемою, причому обидві пари ферочутливих елементів розташовані одна відносно іншої на відстані, що дорівнює половині довжини джерела магнітного поля, а кінці вихідних обмоток ферочутливих елементів, розташованих з одного боку джерела магнітного поля, об'єднано, кожний ферочутливий елемент обладнано додатковою вихідною обмоткою, причому додаткові вихідні обмотки відповідно першої та другої пар ферочутливих елементів увімкнено за градієнтною схемою, а початок та кінець додаткових вихідних обмоток ферочутливих елементів, розміщених з одного боку джерела магнітного поля, об'єднано [див. патент України № 51020, G01G 9/00, опубл. 25.06.2010, бюл. № 12]. Цей ваговимірювальний датчик вибрано за прототип. Недоліком відомого ваговимірювального датчика є те, що через наявну кількість ферочутливих елементів він має недостатню чутливість та надійність роботи. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення ваговимірювального датчика шляхом того, що його споряджено додатковою третьою парою ферочутливих елементів, розташованою з боку полюсів джерела магнітного поля, що завдяки додатковому вимірюванню вертикальних складових напруженості магнітного поля у зоні полюсів джерела магнітного поля дозволить підвищити чутливість датчика та покращити лінеаризацію його метрологічної характеристики. Поставлена задача вирішується тим, що у ваговимірювальному датчику, що містить джерело магнітного поля, розташоване між першою парою ферочутливих елементів, вихідні обмотки яких увімкнені за диференціальною схемою, та другу пару ферочутливих елементів, вихідні обмотки яких також увімкнені за диференціальною схемою, причому обидві пари ферочутливих елементів розташовані одна відносно іншої на відстані, що дорівнює половині довжини джерела магнітного поля, а кінці вихідних обмоток ферочутливих елементів, розташованих з одного боку джерела магнітного поля, об'єднано, кожний ферочутливий елемент обладнано додатковою вихідною обмоткою, причому додаткові вихідні обмотки відповідно першої та другої пар ферочутливих елементів увімкнено за градієнтною схемою, а початок та кінець додаткових вихідних обмоток ферочутливих елементів, розміщених з одного боку джерела магнітного поля, об'єднано, згідно корисної моделі, з боку полюсів джерела магнітного поля розміщено третю пару ферочутливих елементів, вихідні обмотки яких увімкнені за диференціальною схемою. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено ваговимірювальний датчик, що містить джерело 1 магнітного поля (постійний стрижневий магніт, магнітоносій з нанесеною на нього магнітною міткою), прикріплене до пружних елементів (не показано), першу пару 2, 3 ферочутливих елементів, основні вихідні обмотки яких з'єднано за диференціальною схемою, другу пару 4, 5 ферочутливих елементів, основні вихідні обмотки яких також з'єднано за диференціальною схемою, причому перша 2, 3 та друга 4, 5 пари ферочутливих елементів розташовані одна відносно другої на відстані, що дорівнює половині 1/2 довжини джерела 1 магнітного поля, причому кінці основних вихідних обмоток ферочутливих елементів 2 та 4 об'єднані, додаткові вихідні обмотки відповідно першої 2, 3 та другої 4, 5 пар ферочутливих елементів увімкнено за градієнтною схемою, початок та кінець додаткових вихідних обмоток ферочутливих елементів 2, 4 об'єднано, а також містить третю 6, 7 пару ферочутливих елементів, розташовану з боку полюсів джерела 1 магнітного поля, при цьому вихідні обмотки ферочутливих елементів третьої 6, 7 пари увімкнені за диференціальною схемою та послідовно з'єднані з вихідними обмотками першої 2, 3 та другої 4, 5 пар ферочутливих елементів, при цьому початок вихідної обмотки ферочутливого елемента 5 та початок вихідної обмотки ферочутливого елемента 7 підключено до підсилювача рz, а початок додаткової вихідної обмотки ферочутливого елемента 3 та кінець додаткової вихідної обмотки ферочутливого елемента 5 - до підсилювача рx. Ваговимірювальний датчик працює наступним чином. При зусиллі р = 0 перша 2, 3 та друга 4, 5 пари ферочутливих елементів розташовані симетрично відносно осей х та z як у середині піддіапазонів лінійності вздовж осі z вертикальних складових напруженостей Нв1 та Нв2 зовнішнього поля джерела 1 магнітного поля, так і у середині діапазонів лінійності вздовж осі x цих же вертикальних складових напруженостей. Третя 6, 7 пара ферочутливих елементів розташована у середині піддіапазонів лінійності вздовж осі z вертикальних складових напруженостей Нв3 та Нв4 зовнішнього поля джерела 1 магнітного поля. На основних та 1 UA 68515 U 5 10 15 додаткових вихідних обмотках кожного ферочутливого елемента 2-5 та на вихідних обмотках ферочутливих елементів 6, 7 будуть однакові за величиною сигнали, а на вході підсилювачів рx та pz сумарні сигнали будуть дорівнювати нулю. У загальному випадку при зусиллі p ≠ 0 джерело 1 магнітного поля зміщується вздовж ферочутливих елементів 2-7 по осі х на відстань, пропорційну рx, а по осі z - пропорційну pz. У цьому випадку на виходах основної та додаткової обмоток кожного ферочутливого елемента 25 та на виходах обмоток ферочутливих елементів 6, 7 з'являться однакові за величиною прирости сигналів, причому сумарний сигнал з основних вихідних обмоток ферочутливих елементів 2-5 та обмоток ферочутливих елементів 6, 7, пропорційний pz, буде вшестеро перевищувати значення приросту сигналу одного з ферочутливих елементів, а сумарний сигнал з додаткових вихідних обмоток ферочутливих елементів 2-5, пропорційний рx, буде дорівнювати почетвереному значенню приросту сигналу одного з ферочутливих елементів. Пропонована корисна модель водночас не реагує на вплив рівномірного зовнішнього магнітного поля перешкоди. Крім того завдяки належному вибору зазорів між полюсами джерела 1 магнітного поля та ферочутливими елементами 6, 7 забезпечується лінеаризація метрологічної характеристики датчика. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Ваговимірювальний датчик, що містить джерело магнітного поля, розташоване між першою парою ферочутливих елементів, вихідні обмотки яких увімкнені за диференціальною схемою, та другу пару ферочутливих елементів, вихідні обмотки яких також увімкнені за диференціальною схемою, причому обидві пари ферочутливих елементів розташовані одна відносно іншої на відстані, що дорівнює половині довжини джерела магнітного поля, а кінці вихідних обмоток ферочутливих елементів, розташованих з одного боку джерела магнітного поля, об'єднано, кожний ферочутливий елемент обладнано додатковою вихідною обмоткою, причому додаткові вихідні обмотки відповідно першої та другої пар ферочутливих елементів увімкнено за градієнтною схемою, а початок та кінець додаткових вихідних обмоток ферочутливих елементів, розміщених з одного боку джерела магнітного поля, об'єднано, який відрізняється тим, що з боку полюсів джерела магнітного поля розміщено третю пару ферочутливих елементів, вихідні обмотки яких увімкнені за диференціальною схемою. 2 UA 68515 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3