Преобразователь силы в электрический сигнал

 

/

"" """„ ",,) . ДЯ

О П - "- А""Н"И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик п1>661276

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.10.76 (21) 2410260/18-10 с присоединением заявки 11— (23) Приоритет— (51) М. K..

G 01 L1/04

Государственнйй нокнтет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17 (53) УДК 531.781 (088.8) Дата опубликования описания 15.05.79.

Е. С, Осипов и В. И. Сергеев (72) АвторЫ изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИЛЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИИ СИГНАЛ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в динамометрических устройствах различного назначения, в частности, для измерения сил на насадках при определении их гидродинамических характеристик: 5

Известны измерительные преобразователи сил в электрический сигнал, содержащие упругие чувствительные элементы, в том числе и в виде упругих параллелограммов. перемещение подвижных звеньев которых

10 преобразуется в электрический сигнал с помощью различного вида преобразователей перемещения, в том числе и дифференциальных (1) (2), (3) (4) .

В ряде случаев объект, создающий измеряемую силу, например, обтекаемая пото ком жидкости насадка (кольцевое крыло), жестко связан с чувствительным упругим элементом преобразователя. В этих условиях упругий элемент нагружен не только измеряемой силой, но и ее моментом, равным произведению силы на расстояние от точки ее приложения на объекте до упругого элемента. Поскольку точка приложения силы на объекте неизвестна, то неизвестно и расстояние, а следовательно, и величина нсизмеряемого изгибающего момента, что исключает внесение поправки в получаемые результаты. Повышение точности измерений в этом случае может быть достигнуто за счет созданий преобразователей, реагиру|Ьгцих на действие только измеряемой силы.

Наиболес близкими по технической сущности к изобретению являются преобразователи, в которых эта задача частично р."шепа, так как измеряемая силы пс редяетсн ны чувствительный элемент (консольную балочку) через упругий направляю1ций параллелограмм и перпендикулярн lo его продольной оси, гибкую в направлениях действия пспзмсрясмых сил перемычку (5(.

Однако в таком динамомстре полностгпо не исключается влияние момента на результаты измерения. Как показали проведенные исследования, воздействие момента 1 приводит к дополнительному смещению жесткого звена упругого параллелограммы, и, следовательно, связанного с ним перемычкой чувствигельного элемента в направлении действия измеряемой силы. В рсз;.л ьтате появляется ошибка в измерении. Allëëèòè661276 ческое выражение коэффициента влияния

Hpèçìåðÿåìîãо момента имеет вид

К„= 1, ((р — — — t(i — „— ) + (4", (L — С)1, (1) где $ = 8VS/E 3 — приведенная абсцисса текущего сечения балочки параллелограмма;

М вЂ” момент (неизмеряемый), действующий на жесткое звено napaллелограмма в той же плоскости, что и измеряемая сила;

С вЂ” расстояние от подвижной части параллелограмма до гибкой перемычки;

Р— измеряемая сила;

П1 — моменты инерции сечения балочки относительно собственной оси и относительно продольной оси симметрии napaллелограм ма;

S —. сила, направленная вдоль балочки и равная моменту М, поделенному на расстояние между балочками.

Цель изобретения — повышение точнос ти измерения путем уменьшения влияния йзмеряемого момента силы на выходной сигнал.

Указанная цель достигается тем, что в измерительном преобразователе, содержащем направляющий и расположенный внутри него чувствительный упругие параллело = " гр ГмМы; жесткие тгодвижные части которых соединены гибкой в направлении действия неизмеряемых сил перемычкой, ходоувеличительный рычажный мехайизм с упругими шарнирными опорами рычага и дифференциальный преобразователь перемещения, упругий и чувствительный параллелограммы имеют общее основание,с которым через двухзвенный упругий шарнир связан рычаг ходоувеМичительного механизма, соединенный

"" ъдйим концом с преобразователем перемец1ения, а другим — с жесткой подвижной частью чувствительного параллелограмма в его центре через трехзвенный упругий шарнир, причем центр гибкой в направлении действия нейзмеряемь1х сил перемычки рас-"" " полбжен в центре направляющего параллелограмма.

На чертеже изображена схема предла гаемого измерительного преобразователя силы в электрический сигнал.

Измерительный преобразовател« "ь « содержит направляющий параллелограмм, который состоит из подвижного жесткого звсна

1, упругих балочек 2 и основания 3. Внутри -направляющего параллелограмма симметрично продольной оси расположен чувствительный элемент; — выполненный в форме упругого параллелограмма и состоящий из подвижного жесткого звена 4, упругих балочек 5 и общего с направляющим параллелограммом основания 3. Подвижные жесткие звенья направляющего параллелограмма и чувствительного элемента объедичены гибкой перемычкой 6. Перемычка размещена в поперечной плоскости симметрии упругих балочек направляющего параллелограмма

5 (на черт. расстояние С = t/2). Жесткое звено чувствительного элемента связано через трехзвенный упругий шарнир 7 с рычагом

8, который опирается через двухзвенный упругий шарнир 9 на основание параллелограммов, образуя таким образом ходоувеличительный механизм. При этом центр поворота трехзвенного шарнира совмещен с точкой пересечения продольной и поперечной осей симметрии чувствительного элемента (на черт. С = 4i/2). На свободном конце рычага закреплена подвижная часть — два ферритовых сердечника без катушек индуктивности — магнитной системы 10 дифференциального преобразовательного элемента, а на основании параллелограммов размещена часть магнитной системы — два ферритовых сердечника с катушками индуктивности,, электрически связанных с электронной схемой 11.

Преобразователь работает следующим образом.

Измеряемая сила Р, приложенная к жесткому звену 1 направляющего параллелограмма, передается через перемычку 6 на жесткое звено 4 чувствительного элемента и далее через трехзвенный шарнир 7 на рычаг 8 ходоувеличительного механизма. В з0 результате деформаций изгиба балочек 2 и 5 направля|ощего параллелограмма и чувствительного элемента, а также упругих звеньев шарниров 7 и 9 свободный конец рычага 8 смещается относительно основания 3. При этом один из воздушных зазоров в магнитной системе 10 увеличивается, а другой — уменьшается, и, как следствие, возникает изменение электрического сигнала на выходе электронной схемы 11 преобразователя, пропорциональное измеряемой щ силе.

Благодаря тому, что чувствительный элемент выполнен в форме упругого параллелограмма, установленного внутри направляющего параллелограмма симметрично продольной оси и имеющего с последним общее основание, и применению ходоувеличительного механизма повышается жесткость полученной упругой системы в направлениях действия измеряемой силы и неизмеряемого" момента, а также уменьшаются по абсолютной величине перемещения связанных между собой гибкой перемычкой подвижных жестких звеньев направляющего параллелогра»ма и чувствительного элемента.

Размещением гибкой перемычки в поперечной плоскости симметрии балочек на55 правляющего параллелограмма и совмещением центра поворота трехзвенного шарнира с точкой пересечения продольной и поперечной осей симметрии чувствительного элемента устраняются кинематические по661276

Формула изобретения

Составитель Г. Максягнн

Редактор С. Головенко Техред О. Луговая Корректор Г. Назарова

Заказ 2426/36 Тираж 1089 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

l 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 грешности при повороте жестких частей направляющего параллелограмма и чувствительного элемента от воздействия неизмеряемого момента, что подтверждается и аналитически (на черт. при С = R/2 коэффициент влияния наименьший) .

Испытания предлагаемого устройства на стенде и в условиях эксплуатации подтвердили его эффективность.

Преобразователь силы в электрический сигнал, содержащий направляющий и расположенный внутри него чувствительный уп-15 ругие параллелограммы, жесткие подвижные части которых соединены гибкой в направлении действия неизмеряемых сил перемычкой, ходоувеличительный рычажный механизм с упругими шарнирными опорами, рычага и дифференциальный преобразова- 20 тель перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования путем уменьшения влияния неизмеряемого момента силы на выходной сигнал, упругий и чувствительный параллелограммы имеют общее основание, с которым через двухзвенный упругий шарнир связан рычаг ходоувеличительного механизма, соединенный одним концом с преобразователем перемещения, а другим — c жесткой подвижной частью чувствительного параллелограмма в его центре через упругий трехзвенный шарнир, причем центр гибкой в направлении действия неизмеряемых сил перемычки расположен в центре направляющего, параллелограмма.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Горлин С. М. и др. Аэромеханические измерения. М., 1964, с. 490 — 491.

2. Новицкий П. В. и др. Цифровые приборы с частотными источниками.;7., 1970, с. 7.

3. Авторское свидетельство СССР № 421891, кл. G Ol L 1/04, 1972.

4. Авторское свидетельство СССР № 565223, кл. G 01 1. 1/04, 1976.

5. Авторское свидетельство СССР № 150273, кл. G 01 1. 1/10, 1962.