Тензорезисторный датчик силы

 

Изобретение относится к приборостроению и позволяет увеличить точность измерений силы с одновременным уменьшением металлоемкости тензорезисторного датчика силы. Действие измеряемой силы F вызывает сжатие упругого элемента 3 и растяжение упругого элемента 1, что позволяет , используя тензорезисторы 2,4, реализовать схему полного электрического моста с четырьмя активными тензорезисторами. Упругие элементы 1 и 3 скреплены с помощью соединительных элементов 5, что обеспечивает высокую поперечную жесткость . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 1 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4818335/10 (22) 24.04.90 (46) 07.09.92. Бюл. М 33 (71) Одесский политехнический институт (72) Е.К,Морозовский, В.Ф.Семенюк, А.Ю.Хусаинов, A,È. Кравченко и С.A.Ïoõèëþê (56) 1, Бауманн Э. Измерение сил электрическими методами. M.:Ìèð, 1978, с. 191. рис. 3.24 а.

2. Логинов В,Н. Электрические измерения механических, величин. — M,: Энергия, 1976, с 60, рис. 35. (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРН ЫЙ ДАТЧИК СИЛЫ (57) Изобретение относится к приборостроеИзобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения сил большого номинала при требованиях к компактности устройства и высокой жесткости.

Известно силоизмерител ьное устройство, в котором упругий элемент выполнен в виде стержня, на поверхности которого размещены тензорезисторы (1).

Недостатками аналога являются невозможность получения под тензорезисторами деформаций разного знака и одинаковой величины, а также необходимость компенсации изменения площади поперечного сечения упругого элемента под нагрузкой аппаратными средствами.

Известно силоизмерительное устройство, принятое в качестве прототипа, содержащее два упругих элемента, выполненных в форме стаканов с цилиндрическими оболочками разного диаметра, установленных соосно один внутри другого, на поверхностях цилиндрических оболочек которого размещены тензорезисторы (21. Данная

„„5U „, 1760391A1 нию и позволяет увеличить точность измерений силы с одновременным уменьшением металлоемкости тензорезисторного датчика силы. Действие измеряемой силы F вызывает сжатие упругого элемента 3 и растяжение упругого элемента 1, что позволяет, используя тензорезисторы 2,4, реализовать схему полного электрического моста с четырьмя активными тензорезисторами.

Упругие элементы 1 и 3 скреплены с помощью соединительных элементов 5, что обеспечивает высокую поперечную жесткость. 1 ил. (/) конструкция позволяет получить мостовую электрическую схему с четырьмя активными тензорезисторами, однако содержит ряд существенных недостатков. Поскольку "несущими" элементами конструкции являются только цилиндрические оболочки, то ввиду их невысокой поперечной жесткости возникают значительные погрешности измерения при действии на датчик боковых паразитных нагрузок, Кроме того, датчик обладает высокой металлоемкостью, связанной с необходимостью применения специального корпуса, герметизирующего рабочую зону тензорезисторов.

Целью изобретения является увеличение точности измерения и уменьшение металлоемкости датчика.

Цель достигается тем, что в тензорезисторном датчике силы, содержащем два упругих элемента в форме стаканов, расположенных соосно один внутри другого, и две пары ензорезисторов, одна из которых установлена на наружной поверхности цилиндрической части внутреннего

1760391

Составитель А.Хусаинов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Редактор

Заказ 3 180 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 стакана, открытые торцы каждого стакана сопряжены с донной частью другого стакана, а другая пара тензорезисторов уста» овлена на внутренней поверхности цилиндрической части наружного стакана.

Конструкция датчика представлена на чертеже. Он состоит из упругого элемента 1, выполненного в форме стакана, на внутренней цилйндрической поверхности которого размещены тензорезисторы 2, и упругого элемента 3, выполненного в форме стакана, на наружной цилиндрической поверхности которого размещены тен орезисторы 4. Собраны упругие элементы в датчик с помощью соединительных элементов 5.

Работает датчик следующим образом, Измеряемая сила F прикладывается в центре донной части упругого элемента 1.

При этом ввиду того; что цилиндрическая оболочка упругого элемента 3 сопряжена с донной частью упругого элемента 1, основная часть нагрузки воспринимается этой цилиндрической оболочкой и тензореэисторы

4 испытывают приращение деформации сжатия. Ввиду прогиба донной части упругого элемента 1 его цилиндрическая оболочка также воспринимает часть нагрузки и тенэорезисторы 2 испытывают приращение деформации растяжения, что позволяет реализовать схему полного электрического моста с четырьмя активными тензорезисторами.

В конструкции датчика цилиндрические

5 оболочки упругих элементов замкнуты через фланцы, что дает большую поперечную жесткость и обеспечивает малую чувствительность к боковым параз1птным нагруз-, кам, увеличивая точность измерений. Кроме, 10 того, значительно снижена металлоемкость . датчика, ввиду того, что он может быть вы- полнен безкорпусным.

Формула изобретения

15 Тензорезисторный датчик силы, содержащий два упругих элемента в форме стаканов, расположенных соосно один внутри другого, и две пары тензорезисторов, одна иэ которых установлена на наружной повер20 хности цилиндрической части внутреннего стакана, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности эа счет повышения поперечной жесткости и одновременного уменьшения металлоемкости, открытые

25 торцы каждого стакана сопряжены с донной частью другого стакана, а другая пара тензорезисторов установлена на внутренней поверхности цилиндрической части наружного стакана, (