Силоизмерительное устройство

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит размещенные в корпусе упругий элемент 1, выполненный в виде П-образного кольца, разрезанного по радиусу на сегменты, внутренним диаметром связанного с силовводящим элементом 2, а наружным -. с опорным элементом 3, который выполнен в виде кольцевой призмы, связанной с корпусом, измеритель деформации, выполненный в виде дифференциального емкостного датчика, два потенциальных электрода 5 и 6 которого закреплены на опорном элементе, а третий токовый 4 - на силовводящем, и преобразователь емкости в аналоговый сигнал, который выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, усилителя напряжения и синхронного детектора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 L 1/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4727409/10 (22) 07.08.89 (46) 30.03.92. Бюл. N 12 (71) Научно-производственное объединение

"Сибирский государственный научно-исследовательский институт метрологии" (72) M.À.Øóøàêoâ, Ю.А.Кисилев, А.В.Назаренко, Ю.Ю.Кучин, А.Л.Долгин, В.Н.Пануровский и Л.П.Колинко (53) 531.781(088.8) (56) Бауманн Э. Измерение сил электрическими методами. M.: Мир, 1978, с. 430.

Авторское свидетельство СССР

М 1352256, кл. G 01 1 1/22, 1986. (54) СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности. Устройство содержит размещенные в корпусе упругий элемент 1, выполненный в виде П-образного кольца, разрезанного по радиусу на сегменты, внутренним диаметром связанного с силовводящим элементом 2, а наружным — с опорным элементом 3, который выполнен в виде кольцевой призмы, связанной с корпусом, измеритель деформации, выполненный в виде дифференциального емкостного датчика, два потенциальных электрода 5 и 6 которого закреплены на опорном элементе, а третий токовый 4 — на силовводящем, и преобразователь емкости в аналоговый сигнал, который выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, усилителя напряжения и синхронного детектора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1723467

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в весостроении и силоизмерительной технике.

Известен емкостный датчик силы с мембранным упругим элементом и дифференциальным емкостным преобразователем перемещений.

Недостатком данного датчика является уменьшение его чувствительности из-за влияния емкости кабеля, величина которой соизмерима с емкостью самого преобразователя. При этом возникают дополнительные погрешности измерения за счет изменения емкости кабеля, например, в результате температурного воздействия или механического перемещения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является тензорезисторный датчик силы, содержащий размещенный в корпусе упругий элемент, выполненный в виде тела вращения и содержащий силовводящую и опорную части, сопряженные с несущим кольцом, на концентрических выступах которого размещены тензорезисторы, цилиндрическими оболочками, каждая из которых образована парой направленных противоположно одна другой соосных проточек, причем силовводящая часть соединена с корпусом мембраной. Преимуществами этого датчика являются его осесимметричность и уменьшение габаритных размеров.

К недостаткам известного датчика относятся погрешности измерений от наличия сухого трения между проволокой тензорезистора и поверхностью подрезисторного кольца, а также в зоне контакта упругого элемента с корпусом датчика от провисания проволоки тензорезисторов.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

В сравнении с прототипом в предлагаемом силоизмерительном устройстве упругий элемент выполнен в виде П-образного кольца, разрезанного по радиусу на сегменты, внутренним диаметром связанного с силовводящим элементом, а наружным — с опорным элементом, который выполнен в виде кольцевой призмы, связанной с корпусом, а измеритель деформации выполнен в виде дифференциального емкостного датчика, два электрода которого закреплены на опорном элементе; а третий — на силовводящем, и преобразователя емкости в аналоговый сигнал. Преобразователь емкости в аналоговый сигнал размещен в корпусе силоизмерительного устройства и выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, усилителя и синхронного детектора, при этом потенциальные электроды дифференциального емкостного датчика подключены к генератору прямоугольных импульсов, токовый электрод — к усилителю напряжения, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора, соединенного вторым входом с генератором прямоугольных импульсов. Благодаря наличию этих признаков отсутствуют погрешности от сухого трения, поскольку измерения деформации осуществляются бесконтактным методом, уменьшаются погрешности силоввода и погрешности из-за влияния соединительных проводов, т.е. повышается точность измерения.

На фиг.1 представлено предлагаемое сил си змерител ьное устройство; на фиг.2— то же, вид сверху; на фиг.3 — схема преобразователя емкости в аналоговый сигнал.

Силоизмерительное устройство содержит упругий элемент 1, силовводящий 2 и опорный 3 элементы, токовый электрод 4, установленный на силовводящем элементе, потенциальные электроды 5 и 6 емкостного дифференциального датчика, закрепленные на опорном элементе, и преобразователь 7 емкости в аналоговый сигнал. Потенциальные электроды 5 и 6 емкостного дифференциального датчика подключены к выходу генератора 8 прямоугольных импульсов, а токовый электрод 4 датчика подключен к усилителю 9 напряжения, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора 10, второй вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов.

Силоизмерительное устройство работает следующим образом.

Осевое усилие F, приложенное к силоизмерительному устройству, деформирует упругий элемент 1, что вызывает осадку устройства, Зазор между электродами 4 и 6 уменьшается, а между электродами 4 и 5— увеличивается. Полученная в результате этого разность падений напряжений на емкостях электродов поступает на усилитель 9, а с него — на первый вход синхронного детектора 10, на другой вход которого поступает напряжение управления от генератора

8 прямоугольных импул»сов. Унифицированный выходной сигнал синхронного детектора (значением 0-10В)подается на стандартный цифровой вольтметр.

Формула изобретения

1. Силоизмерительное устройство, содержащее размещенный в корпусе осесимметричный упругий элемент, силовводящий

1723467 и опорный элементы и измеритель деформации,отличаю щеесятем,что,сцелью повышения точности, упругий элемент в виде П-образного кольца, разрезанного по радиусу на сегменты, внутренним диаметром связанного с силовводящим элементом, а наружным — с опорным элементом, который выполнен в виде кольцевой призмы, связанной с корпусом, а измеритель деформации выполнен в виде дифференциального емкостного датчика, два электрода которого закреплены на опорном элементе, а третий— на силовводящем, и преобразователя емкости в аналоговый сигнал.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, преобразователь емкости в аналоговый сигнал размещен в корпусе и выполнен s виде генератора прямоугольных

5 импульсов, усилителя напряжения и синхронного детектора, при этом потенциальные электроды дифференциального емкостногодатчика подключены к генератору прямоугольных импульсов, токовый элек10 трод — к усилителю напряжения, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора, соединенного вторым входом с генератором прямоугольных импульсов.

1723467

Составитель Л. Колинко

Техред М.Моргентал Корректор И. Муска

Редактор А. Лежнина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1059 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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