Динамометр

 

ДИНАМОМЕТР, содержащий силовводяшшй элемент, упругий подвес, датчик перемещения, катушку силовой компенсации , магнитную систему и электрическую схему преобразования напряжения датчика перемещения в ток катушки компет1сации , отличающийся тем, что, с целью повышения, точности измерения за счет снижения величины компенсирующего усилия, датчик перемещения выполнен в виде дифференциального емкостного датчика, одна обкладка которого соединена с силовводящим элементом, другая жестко соединена с катушкой компенсации и заземлена, третья соединена с магнитной систетлой, а упругий подвес выполненв виде двух последовательно соединенных идентичных по геометрии .. .. витков цилиндрических пружин с соотношением длин в пределах О,9-О,99, тфичем концы двух пружин соединены с заземленной обкладкой датчика, а другие их концы: один - с силовводящим елементом, другой - с магнитной системой. Од ю 4i)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„ЯЦ „„1006941.

С,01 1„1/ 8

4

t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ..

Н A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 33 18022/18-10 (22) 16.07,81 (46) 23.03.83. Бюл. № 11 (72) В. С. Моисейченко, Д. В. Лебедев, B. Е. Евдокимов и В. И. Лобан (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М, И. Калинина (53) 53 1.,781(088,8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР по заявке Ъ 2731481./10, кл, С 01 l„1/08, 23.05.79, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2911033/10, . кле G 01 < 1/08 28е10е80; (прототип) ° (54)(57) ДИНАМОМЕТР, содержащий силовводящнй элемент, упругий подвес, датчик перемещения, катушку силовой компенсации, магнитную систему и электри-, ческую схему преобразования напряжения датчика перемещения в ток катушки компенсации, отличающийся тем, что, с tteiltlo повышения точности измерения за счет снижения величины компенсирующего усилия, датчик перемещения выполнен в виде дифференциального емкостного датчика, одна обкладка которого соединена с силовводящим элементом, другая жестко соединена с катушкой компенсации и заземлена, третья соединена с магнитной системой, а упругий подвес выполнен. в виде двух последовательно соединенных идентичных по геометрии ..... витковцилиндрических пружин с соотношением длин в пределах 0,9-0,99, причем концы двух пружин соединены с заземленной обкладкой датчика, а другие их концы: один — с силовводяшим элементом, другой — с магнитной системой. дящего элемента 1.

3S

1 100

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может найти

I широкое применение для точных нзмере ний усилий, массы, плотности, веса раз. личных тел в широком диапазоне.

Известны двухпредельные магнитоэлектрические динамометры, содержащие. два упругих элемента которые с помощью механического упора, установленно го на свободном конце жесткого упруго го элемента, соединяются параллельно

Ф

1 датчик перемещения катушки силовой компенсации с двумя обмотками, установленный на корпусе датчика, а также решающий усилитель и блок напряжения уставок ° 1 )..

Недостатком этих динамометров является то, что они позволяют; расширить только вниз диапазон измеряемых усилий; а верхний предел измерения ограни-- :., чивается величиной номинального компенсирующего усилия, которое составляет >! в лучшем случае несколько ньютонов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является, динамометр, содержащий . еиловводящий элемент, упругий подвес, датчик перемещения, катушку силовой компенсации, магнитную систему и электрическую схему преобразования напряжения датчика перемещения в ток катушки компенсации (2).

Значительное увеличение верхнего предела измерений достигается за счет упругих элементов существенно различной жесткости (на один-два порядка). Это не позволяет как правило, обеспечить I идентичность упругих свойств. элементов подвеса и осуществить в полной мере логометрическую коррекцию погрешностей упругих элементов. Существенное различие жесткостей упругих элементов вызывает различные резонансные частоты, сужая частотный диапазон измерений.

Целью изобретения является повышение точности динамометра эа счет снижения величины компенсирующего усилия., Поставленная цель достигается тем, что датчик перемещения выполнен в виде дифференциального емкостного датчика, одна обкладка которого соединена с силовводящим элементом, другая жестко соединена с катушкой компенсации и заземлена, третья соединена с магнитной системой, а упругий подвес выполнен в виде двух последовательно соединенных идентичных по геометрии витка цилиндрических пружин с соотношением длин в пределах 0,9-0,99, причем концы двух

I, Е041 г пружин соединены с заземленной обкладкой датчика, а другие их концы: одинс силовводящим. элементом, другой - с магнитной системой.

На фиг. 1 — представлена схема конструкции динамометра; на фиг. 2 структурная схема..

Дннамометр содержит снловводящий эле,мент 1, соединенный с одним концом пружнtO иы 2;второй конец которой соединен с днищем каркаса 3 катушки силовой компенсации, с днищем каркаса 3 с другой стороны соединен конец второй пружины 4, другой конец которой соединен с неподвижtS ным полюсным наконечником 5 магнитной системы с постоянным магнитом 6

- и магнитопроводом 7. B зазоре расположена обмотка 8 катушки силовой компен-! сации. Йатчиками перемещения катуше

Эа ки и силовводящего элемента 1 являются емкостные датчики, образованные неподвижным электродом 9, заземленным электродом-днищем каркаса 3 катушки и подвижным изолированным кольцевым

2s электродом 10 в нижней части силовво,Пинамометр работает следующим образом.

Измеряемое усилие F X воздействует на пружину 1 с жесткостью С, вызывая ее деформацию Х. На пружину 4 воздействует разность измеряемой силы FX u компенсирующей Гк, т. е. à — Р, которая вызывает деформацию X . Леформация Х вызывает изменение зазора и соответственно емкости между пластиной 10 и днищем каркаса 3, а деформация Хк — изменение зазора и емкости между днищем каркаса 3 н пластиной 9. и Изменение емкостей датчиков 9 и 10 перемещений: вызывает соответствующее изменение напряжений.Ок=К Хк Ох=К. оХ

Емкостные датчики включены в соседние плечи емкостного моста, с диагонали которого снимается выходное напряжение dU = Ох — Ок . Напряжение Ь0

11 усиливается и преобразуется в ток ЭХ, который поступает в катушку 8 силовой компенсации с длиной витков Lp, расположенных в зазоре с магнитной индукцией Bo. Катушка с током 3Х создает компенсирующее усилие к = Bo L<3X

Согласно структурной схеме (фиг. 2) „= Ф = (" X-""к) = х х "к „

=. с„" о !

«и) учитывая р что F< = 3> I. 0 8О = 3 х р, равно

Ф или при

/ к =к„, = -сИс ) х При выборе жесткостей пружин, мало отличающихся друг от друга, скажем

С2 (0,9-0,99) С-1, измеряемое усилие будет на один-два порядка выше компенсирующего Fg (10-100) Р

Дополнительная погрешность чувствительности от нестабильностей жесткостей будет мала KG- G -+C Ocr как

2 1 сРцг.2

Составитель Ю. Гаевич

Ред ктор Л. Гратилло Техред Л.пекарь Коррек р В, Бут -а

Заказ 2124/64 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

3 выражение для измеряемой силы с точной точностью при кР .1/с KAQK p yl

1006941 4. доста пружины выбираются из одной технологической партии, характеризуются одинаковыми условиями работы, имеют одинаковые деформации и механические напряжения, в силу чего внешние возмущающие факторы в равной степени изменяют . упругие свойства пружин и эти изменениу . взаимно компенсируются, т. е. коэффициент корреляции жесткостей к внешним

1а факторам с достаточной точностью равен .единице.

Таким образом, конструктивно динамометр не усложняется по сравнению с компенсационным типом, повышается точность измерения в том же диапазоне из-. мерения, и погрешность его практически не увеличивается при работе в пределе измерения существенно, на два порядка большем.