Тензорезисторный датчик силы

Тензорезисторный датчик силы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистинеских боеслублик

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ

67835 (61) Догголнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.12.76 (21) 2431056/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.06.79. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 20.06.79.Кл

01!. 1/22

011 1/04

Государстееннмй комитет

СССР оо делам нзобретеннй н открытнй

ДК 531.781

8.8) (72) Авторы изобретения

В. P. Санто, Е. В. Шкварников, В. А. Годзиковский и И. И. Лифанов

Научно-исследовательский и конструкторский институт ("1) Заивитель испытательных машин, приборов и средств измерения масс (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫИ ДАТЧИК СИЛЫ

Изобретение относится к приборостроению, а именно, к сило- и весоизмерительной технике, и может быть использовано при взвешивании цистерн и других емкостей в крановых, конвейерных весах и других весовых устройствах. 5

Известны тензорезисторные датчики силы, содержащие звездообразный упругий элемент, в котором продольные оси ребер с закрепленными на них тензорезисторами расположены параллельно оси датчика (1).

Известны также тензорезисторные датчики, содержащие центрально расположенный силовоспринимающий элемент, соединенный с опорным элементом ребрами, продольные оси которых также параллельны оси датчика (2). l5

Недостатком известных датчиков является низкая точность измерения из-за неравномерности распределения механических напряжений в центральной и периферийных частях упругого элемента под действием измеряемого усилия.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что в предлагаемом датчике силы ребра расположены так, что их продольные оси составляют угол

5 — 20 с продольной осью датчика, причем вершины углов обращены в сторону его основания.

На фиг. 1 представлен предлагаемый датчик; на фиг. 2 — разрез А — А фиг. 1.

Он состоит из центрально расположенного силовоспринимающего элемента 1, соединенного ребрами 2 с опорным элементом 3.

Ребра 2 образованы цилиндрическими поверхностями 4. Оси 5 ребер составляют угол

5 — 20 с продольной осью 6 датчика, а вершины углов обращены в сторону его основания. На утоненной части ребер 2 расположены тензорезисторы 7, соединенные в мостовую цепь (на чертеже не показана), причем тензорезисторы размещены под углом 45 к продольной оси датчика.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемое усилие прикладывается к силовоспринимающему элементу 1. Из-за жесткой связи ребер 2 как с элементом 1, так и с опорным элементом 3, в них возникает деформация сдвига, которая воспринимается

667835

Формула изобретения

$4

Раг.!

Риг.2

Составитель И. Панин

Техред О. Луговая Корректор Г. Решетник

Тираж 1080 Подписное

ЦН ИИ П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПП П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Е. Я ковч як

Заказ 3451/36 тензорезисторами 7 и преобразуется мостовой цепью в электрический сигнал, пропорциональный измеряемому усилию.

Из-за наклонного выполнения ребер к продольной оси датчика поперечное сечение силовоспринимающего элемента изменяется от наибольшего в верхней части до наименьшего в нижней. Это уменьшение сечения соответствует уменьшению части нагрузки, передаваемой силовоспринимающим элементом на соответствующую зону ребер.

В периферийном опорном элементе датчика также образуется сечение, наибольшее в основании и наименьшее в верхней части.

Следовательно, из-за наклона ребер к продольной оси датчика в нем образуются сечения, которые по своим свойствам эквивалентны сечениям равного сопротивления.

Если наклон ребер меньше 5, то не обеспечивается ра внонапря женное состояние в элементах 1 и 3. Если наклон ребер больше 20, то в ребрах появляется значительное сжимающее напряжение, пропорциональное синусу этого угла, что увеличивает погрешность измерения.

Конкретное значение угла наклона ребер, при котором максимально повышается точность, зависит от соотношения длины и высоты ребер, и наиболее простым способом его определения является экспериментальнь й.

Таким образом, расположение продольной оси ребер под углом 5 — 20 к продольной оси датчика создает более равномерное распределение напряжения от действия измеряемого усилия в элементах датчика, что и обуславливает повышение точности измерения, а также позволяет уменьшить габариты датчика за счет уменьшения его наружного диаметра.

Кроме того, из-за наклонного расположения ребер исключается их радиальный натяг при нагружении, что также способствует повышению точности измерения.

Тензорезисторный датчик силы, содержащий центрально расположенный силовоспринимающий элемент, соединенный с опорным элементом ребрами, на которых закреплены тензорезисторы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, продольные оси ребер составляют угол 5 — 20 с продольной осью датчика, причем вершины углов обращены в сторону его основания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3958456, кл. 73 — 141А, 1976.

2. Патент США № 3422445, кл. 73 — 141, 1966.