Ваговимірювальний датчик

Реферат: UA 77855 U UA 77855 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 в двох координатах. 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 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, застосовано додаткове джерело магнітного поля, розташоване між додатковими третьою та четвертою парами ферочутливих елементів, розміщеними та з'єднаними аналогічно першій та другій парам ферочутливих елементів, причому додаткове джерело магнітного поля пристиковане однойменним полюсом до основного джерела магнітного поля [див. патент України № 68940, G01G 9/00, опубл. 10.04.2012, бюл. № 7]. Цей ваговимірювальний датчик обрано за найближчий аналог. Недоліком відомого ваговимірювального датчика є те, що через наявні пари ферочутливих елементів він має недостатню чутливість. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення ваговимірювального датчика шляхом того, що застосовано першу пару ферозондових градієнтометрів, розташованих біля полюсів джерел магнітного поля, вихідні обмотки яких увімкнені за диференціальною схемою, та другу пару ферозондових градієнтометрів, розташованих з протилежних бокових граней джерел магнітного поля, вихідні обмотки яких також увімкнені за диференціальною схемою, що забезпечить підвищення чутливості датчика при вимірюванні зусиль у двох координатах. 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 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, додаткове джерело магнітного поля, розташоване між додатковими третьою та четвертою парами ферочутливих елементів, розміщеними та з'єднаними аналогічно першій та другій парам ферочутливих елементів, причому додаткове джерело магнітного поля пристиковане однойменним полюсом до основного джерела магнітного поля, згідно з корисною моделлю, застосовано першу пару ферозондових градієнтометрів, розташовану біля полюсів джерел магнітного поля, вихідні обмотки яких увімкнені за диференціальною схемою, та другу пару ферозондових градієнтометрів, розташованих з протилежних бокових граней джерел магнітного поля, вихідні обмотки яких також увімкнені за диференціальною схемою. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено ваговимірювальний датчик, що містить джерела 1, 2 магнітного поля (постійні стрижневі магніти), прикріплені до пружних елементів (не показано), першу пару 3, 4 ферочутливих елементів, основні вихідні обмотки яких з'єднано за диференціальною схемою, другу пару 5, 6 ферочутливих елементів, основні вихідні обмотки яких також з'єднано за диференціальною схемою, причому перша 3, 4 та друга 5, 6 пари ферочутливих елементів розташовані одна відносно одної на відстані, що дорівнює половині l / 2 довжини джерела 1 магнітного поля, причому кінці основних вихідних обмоток ферочутливих елементів 3 та 5 об'єднані, а додаткові вихідні обмотки відповідно першої 3, 4 та другої 5, 6 пар ферочутливих елементів увімкнено за градієнтною схемою, початок та кінець додаткових вихідних обмоток ферочутливих елементів 3, 5 об'єднано, третю пару 7, 8 ферочутливих елементів, основні вихідні обмотки яких з'єднано за диференціальною схемою, четверту пару 9, 10ферочутливих елементів, основні вихідні обмотки яких також з'єднано за диференціальною схемою, причому третя 7, 8 та четверта 9, 10 пари ферочутливих елементів розташовані одна відносно іншої на відстані, що дорівнює половині l/2 довжини джерела 2 магнітного поля, причому кінці основних вихідних обмоток ферочутливих елементів 7 та 9 об'єднані, а додаткові вихідні обмотки відповідно третьої 7, 8 та четвертої 9, 10 пар ферочутливих елементів увімкнено за градієнтною схемою, початок та кінець додаткових вихідних обмоток ферочутливих елементів 7, 9 об'єднано, першу пару ферозондових градієнтометрів 11, 12, розташовану біля полюсів джерел 1, 2 магнітного поля, вихідні обмотки 1 UA 77855 U 5 10 15 20 25 30 яких увімкнені за диференціальною схемою, та другу пару ферозондових градієнтометрів 13, 14, з протилежних бокових граней джерел 1, 2 магнітного поля, вихідні обмотки яких також увімкнені за диференціальною схемою, при цьому початок вихідної обмотки ферозондового градієнтометра 14 та початок основної вихідної обмотки ферочутливого елемента 10 підключено до підсилювача рz, а початок вихідної обмотки ферозондового градієнтометра 11 та кінець додаткової вихідної обмотки ферочутливого елемента 10 - до підсилювача рх. Ваговимірювальний датчик працює наступним чином. При р=0 перша 3, 4, друга 5, 6, третя 7, 8 та четверта 9, 10 пари ферочутливих елементів розташовані симетрично відносно осей х та z у середині піддіапазонів лінійності вертикальних складових напруженостей Нв1, Нв2, Нв3 та Нв4 зовнішнього поля джерел 1, 2 магнітного поля, тому на основних та додаткових вихідних обмотках кожного ферочутливого елемента 3-10 сигнали мають однакові величини, перша 11, 12 та друга 13, 14 пари ферозондових градієнтометрів розташовані симетрично відносно осей x та z у середині діапазонів лінійності градієнтів вертикальних складових напруженостей зовнішнього поля джерел 1, 2 магнітного поля біля їхніх полюсів та протилежних бокових граней відповідно, тому на їхніх вихідних обмотках сигнали відсутні, у результаті чого на вході підсилювачів рх та pz сумарні сигнали будуть дорівнювати нулю. У загальному випадку при р0 джерела 1, 2 магнітного поля зміщуються вздовж ферочутливих елементів 3-10 та ферозондових градієнтометрів 11-14 по осі х на відстань, пропорційну рх, а по осі z - пропорційну р2. На виходах основної та додаткової обмоток кожного ферочутливого елемента 3-10 та на виходах обмоток ферозондових градієнтометрів 11-14 відповідно з'являться однакові за величиною прирости сигналів, при цьому результівний сигнал, пропорційний pz, буде дорівнювати сумі повосьмереного значення приросту сигналу однієї з основних вихідних обмоток ферочутливих елементів 3-10 та подвоєного значення приросту сигналу однієї з вихідних обмоток ферозондових градієнтометрів 11, 12, а результівний сигнал, пропорційний рх, буде дорівнювати сумі повосьмереного значення приросту сигналу однієї з додаткових вихідних обмоток ферочутливих елементів 3-10 та подвоєного значення приросту сигналу однієї з вихідних обмоток ферозондових градієнтометрів 13, 14. Корисна модель водночас завдяки належному вибору геометрії джерел магнітного поля, зазорів між ними і ферочутливими елементами та ферозондовими градієнтометрами забезпечить підвищення лінійності метрологічної характеристики датчика та точності вимірювання зусиль у двох координатах. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 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 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, додаткове джерело магнітного поля, розташоване між додатковими третьою та четвертою парами ферочутливих елементів, розміщеними та з'єднаними аналогічно першій та другій парам ферочутливих елементів, причому додаткове джерело магнітного поля пристиковане однойменним полюсом до основного джерела магнітного поля, який відрізняється тим, що застосовано першу пару ферозондових градієнтометрів, розташовану біля полюсів джерел магнітного поля, вихідні обмотки яких увімкнені за диференціальною схемою, та другу пару ферозондових градієнтометрів, розташованих з протилежних бокових граней джерел магнітного поля, вихідні обмотки яких також увімкнені за диференціальною схемою. 2 UA 77855 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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