Весоизмерительный датчик

 

„„SU,, 1111033

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(so G Of G 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOINf СВИДЕТЕЛЬСТВУ

- -"» е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3546434/18-10 (22) 26.01.83 (46) 30.08.84. Бюл. У 32 (72) P.Ñ. Лежоев, В.Г. Назаренко и А.И. Новик (71) Киевское производственное объединение "Веда" (53) 681.269(088.8) (56) 1. Патент США В 4273204, кл. G 01 С 7/00, 1970.

2. Патент Франции В 2453396, кл. G 01 G 3/00, 1980 (прототип). (54) (57) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ДАТЧИК, содержащий упругий параллелограмм, две вертикальные стороны которого образованы жесткими элементами, а .две другие — гибкими упругими соединительными элементами, причем одна из вЕртикальных сторон параллелограмма закреплена на неподвижной опоре, а к другой прикреплен элемент для приложения измеряемого веса, и конденсатор, образованный двумя плоскими электродами, лежащими друг под другом в;;двух горизонтальных плоскостях и механически жестко соединенными соответственно с одной и другой вертикальными сторонами упругого параллелограмма, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения влияния изменений температуры и диэлектрической проницаемости среды, ои снабжен третьим плоским электродом, расположенным в горизонтальной плоскости ниже. ука» занных электродов и механически связанным с той из.жестких сторон параллелограмма, с которой связан верхний электрод, при этом средний плоский электрод окружен охранным электродом, лежащим в одной плоскости с ним, причем размеры активной зоны среднего электрода выбраны меньшими соответствующих размеров верхнего и нижнего электродов на ширину охранного электрода и величину допустимого температурного удлинения горизонтальных сторон упругого параллелограмма,, а места крепления электродов к вертикальным. сторонам параллелограмма лежат в одной горизонтальной плоскостие

033

25

4 1111

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано в точных электронных весах.

Известен весоизмерительный датчик, преобразующий измеряемую силу в изменение электрической емкости, содержащий упругий деформируемый элемент и воздушный конденсатор с переменным зазором (13.

Недостатком указанного датчика является нелинейность функции преобразования, вызываемая перекосом электродов при работе датчика.

Наиболее близким к изобретению 15 по технической сущности является весоизмерительный датчик, содержащий упругий параллелограмм, две вертикальные стороны которого образованы жесткими элементами, а две другие- — гибкими упругими соединительными элементами, причем одна из вертикальных сторон параллелограмма закреплена на неподвижной опоре, а к другой прикреплен элемент для приложения измеряемого веса, и конденсатор, образованный двумя плоскими электродами, лежащими друг под другом в двух горизонтальных плоскостях и механически жестко соединенными соответственно с одной и другой вертикальными сторонами упругого параллелограмма (2).

Известный весоизмерительный датчик не обеспечивает необходимой стабильности функции преобразования за счет

35 ее зависимости от температурного изменения диэлектрической проницаемости диэлектрика в межэлектродном пространстве, температурного расши40 рения элементов параллелограмма и электродов.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения влияния изменений температуры и диэлектрической проницаемости среды.

Указанная цель достигается тем, что весоизмерительный датчик, содержащий упругий параллелограмм, две вертикальные стороны которого образованы жесткими элементами, а две другие — гибкими упругими соединительными элементами, причем одна из вертикальных сторон параллелограмма закреплена на неподвижной опоре, а к другой прикреплен элемент для приложения измеряемого scca, и конденсатор, образованный двумя плоскими электродами, лежащими друг под другом в двух горизонтальных плоскостях и механически жестко соединенными соответственно с одной и другой вертикальными сторонами упругого параллелограмма, снабжен третьим плоским электродом, расположенным в горизонтальной плоскости ниже указанных электродов и мехаинчески связанным с той из жестких сторон параллелограмма, с которой связан верхний электрод, при этом средний плоский электрод окружен охранным электродом, лежащим в одной плоскости с ним, причем размеры активной зоны среднего электрода выбраны меньшими соответствующих размеров верхнего и нижнего электродов на ширину охранного электрода и величину допустимого температурного удлинения горизонтальных сторон упругого параллелограмма, а места крепления электродов к вертикальным сторонам параллелограмма лежат в одной горизонтальной плоскости.

На фиг. 1 схематически изображен датчик; на фиг. 2 — вариант датчика при использовании монолитного упругого параллелограмма, на фиг. 3 — пример конфигурации электродов датчика и охранных электродов на среднем электроде.

Весоизмерительный датчик состоит из дифференциального конденсатора, образованного верхним 1, средним 2 и нижним 3 электродами, и упругого параллелограмма, образованного двумя жесткими элементами 4 и 5 и двумя упругими соединительными элементами

6 и 7 ° Электроды конденсатора закреплены к жестким элементам 4 и 5 упругого параллелограмма в точках 8 и 9. Одна из жестких сторон 5 крепится к основанию 10, а к другой жесткой стороне 4 прикладывается измеряемый вес через элемент 11.

Гибкие провода 12 служат для подключения датчика к измерительной схеме.

Электроды 1 2 и 3 могут быть выполнены путем нанесения тонкого металлического слоя на стеклянных пластинах

13„14 и 15, которые посредством деталей 16 и 17 крепятся к жестким сторонам упругого параллелограмма в точках 8 и 9. Охранные электроды

18 отделены от электрода 2 изолирующей канавкой 19. Для подключения

1111033 провода от измерительной схемы к электроду 2 на поверхности пластины

14 выполнен отвод 20, электрически соединенный с электродом 2.

Весоиэмерительный датчик работает следующим образом.

Вес измеряемой массы, приложенный через элемент 11 к жесткому элементу

4, деформирует упругие соединительные элементы 6 и 7 параллелограмма и вызывает плоскопараллельное перемещение электрода 2 между электродами 1 и 3 с соответствующим изменением емкостей дифференциального конденсатора. Изменение величины отношения емкостей дифференциального конденсатора содержит информацию о величине приложенного веса, что мо-. жет быть измерено измерительной схемой.

Применение изобретения позволит повысить точность измерения массы за счет уменьшения влияния температурного расширения элементов упругого параллелограмма, благодаря

IO креплению электродов в одной горизонтальной плоскости, а также за счет выбора размеров активной зоны электрода 2 меньшими соответствующих размеров электродов 1 и 2 на ширину ox- .

IS ранного электрода и величину температурного удлинения сторон упругого параллелограмма.

Составитель Е. Гусев

Редактор М. Дылын Техред Л.Мартяшова Корректор А. Обручар

Заказ 6298/33 Тираж 609 Подписное

ВНИИПИ Государственного коиитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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