Полупроводниковый пьезорезистивный преобразователь

 

I

1 изобретения (7I) Заявитель (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПЬЕЗОРЕЗИСТИВНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Нанболеее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство, содержащее корпус, в котором размещены чувствительный эле20 мент, индентор в виде иглы со сферическим концом и узел защиты чувствительного элемента от механических перегрузок(21.

Изобретение относится к технике электрического измерения неэлектрических величин, в частности к устрой° ствам для преобразования механических усилий в электрический сигнал.

Известен полупроводниковый пьезорезистивный преобразователь,. содержащий аниэотропно деформированный пьезорезистивный элемент и систему защиты от механических перегрузок(1) .

Однако в этом устройстве механичео1О кая нагрузка передается на чувствительный элемент в виде изгибных.колебаний, что приводит к ухудшению частотной характеристики преобразователя.

Для повышения устойчивости системы при перегрузках, чувствительный элемент закреплен с нндентором эластическим веществом. При перемещении индентора по отношению к чувствительному элементу поглощается часть механической энергии, что приводит к ухудшению порс га чувствительности преобразователя.

Цель изобретения » снижение порога чувствительности преобразователя.

Укаэанная цель достигается тем, что узел защиты чувствительного элемента от перегрузок выполнен в виде плоской и прорезной пружины и полого винта, при этом крайние полосы пружины укреплены в корпусе, а полый винт связан с, корпусом и опирается на среднюю полосу прорезной пружины, а индентор жестко закреплен на пентре средней полосы и размещен в полом винте.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя; на фиг. 2 - горизонтальная проекция преобразователя; на фиг. 3профильная проекция преобразователя.

3 0204

Преобразователь состоит из корпуса 1, на,котором закреплена втулка 2, имеющая резьбу снаружи и внутри. Полый винт

3, проходя через втулку 2, опирается на среднюю полосу прорезной пружины 4, имеющей жесткость порядка 100 н/м.

Пружина 4 своими крайними полосами закреплена в корпусе 1, а в середине ее средней полосы укреплен индентор 5, изготовленный иэ твердого материала в 16 виде иглы со сферическим концом. На втулке 2 установлен упор 6. Прижимное устройство состоит из пружин 7 и 8, закрепленных одним концом в корпусе шара 9 регулировочного винта 10. Пру- 1S жины 7 и 8 закреплены в корпусе с цомошью прокладок 11 и 12. На пружине

8 закреплена изолируюшая подложка 13, имеющая проводящий слой 14, на котором закреплен чувствительный элемент 1 5 20 в виде пластины. С помощью выводов 16 преобразователь соединяется с внешней схемой.

Устройство работает следующим образом. 2S

При ввинчивании винта 3 его торец изгибает среднюю полосу прорезной пружины и между ними возникает сила прижатия. Значение силы прижатия устанавливается на 0,005Н меньше, чем ве- 30 личина критического значения усилия для данного вида пьеэорезистивного чувствительного элемента. С помощью упора 6 устанавливается зазор 17 порядка

20-30 мкм, а с помощью прижимного устройства в контакте индентор - чувствительный элемент создается первоначальное нерабочее усилие, на уровне которого преобразуется рабочее механическое воздействие. Рабочее усилие пере- io дается на пружину 7 в зоне соприкосновения с шаром 9. До значения усилия, не превышающего величину силы прижатия между винтом 3 и пружиной 4, система работает как одно целое и механические усилия передаются на чувствительный элемент. При превышении силы прижатия происходит отрыв средней полосы пружины 4 от винта 3 и происходит перемещение системы инденторчувствительный элемент на величину зазора 17, после чего перегрузку воспринимает упор 6. После прекращения действия перегрузки система возвращается в свое первоначальное положение.

За счет применения плоской прорезной пружины, обладающей поперечной жесткостью, и полого винта, устраняется воэможность перекоса,или перемещения индентора по отношению к чувствительному элементу, что позволяет работать преобразователю беэ применения эластичНого вещества, что уменьшает порог чувствительности преобразователя.

Формула изобретения

Полупроводниковый пьезорезистивный преобразователь, содержащий корпус, в котором размещены чувствительный элемент, индентор в виде иглы со сферичес ким концом и узел зашиты чувствительного элемента от механических перегрузок, о т л и ч а ю ш и й. с я тем, что, с целью снижения порога чувствительности, узел зашиты чувствительного элемента от перегрузок выполнен в ., виде . плоской прорезной пружины и полого вин" та, при этом крайние полосы пружины укреплены в корпусе, а полый винт связан с корпусом и опирается на срепнюю полосу прорезной пружины, а индеитор жестко закреплен на центре средней полосы и размещен в полом винте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ N 1260538, кл. 21 А Й-5/01, 1964.

2. Патент ФРГ N - 1215768, кл. 21 А 2-5/01, 1964 (прототип).