Магнитоупругий преобразователь усилий

 

1. МАГНИТОУПРУГИЙ ПРЕОБРАЗО , БАТЕЛЬ УСИЛИЙ, содержащий магнитопровод с изгибаемыми плечами и отверстиями на нейтральной линии магнитопровода , намагничивающую и измерительные обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений , отверстия выполнены в виде треугольников, образованных наклон;ными равными по длине перемычками. соединяющими противоположные от нейтральной линии стороны плеч, причем намагничивающая обмотка равномерно намотана на перемычках,а дифференциально соединенные измерительные об мотки намотаны на основаниях треугольников по обе стороны нейтральной линии или намагничивающая обмотка расположена на перемычках, начиная с крайней через одну, а измерительная обмотка - на перемычках между ними. 2 . Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерения контактных усилий нажатия электрических разъе- S мов, концы плеч магнитопровода снабО ) жены параллельными выступами, причем сумма толщин выступов и воздушного зазора между ними больше толщины штыря контролируемого разъема на заданную среднюю величину деформации плеч.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (.19) (! 1) 4400 А

4рц G 01 L 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3674669/24-10 (22) 20.12.83 (46) 07.03.85. Бюл. У 9 (72) А.А.Гамбарян (71) Ереванский политехнический институт им. К.Маркса (53) 531.78 1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 454436, кл. G 01 L 1/12, 15.03.71.

2. Авторское свидетельство СССР

У 527611,. кл. С 01 L 1/12, 1975 (прототип). (54)(57) 1. МАГНИТОУПРУГИЙ ПРЕОБРАЗО, ВАТЕЛЬ УСИЛИЙ, содержащий магнитопровод с изгибаемыми плечами и отверстиями на нейтральной линии магнитопровода, намагничивающую и измерительные обмотки, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, отверстия выполнены в виде треугольников, образованных наклон:ными равными по длине перемычками, соединяющими противоположные от нейтральной линии стороны плеч, причем намагничивающая обмотка равномерно намотана на перемычках, а дифференциально соединенные измерительные об мотки намотаны на основаниях треугольников по обе стороны нейтральной линии или намагничивающая обмотка расположена на перемычках, начиная с крайней через одну, а измерительная обмотка — на перемычках между ними.

2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения измерения контактных усилий нажатия электрических passe- 3 мов, концы плеч магнитопровода снабжены параллельными выступами, причем сумма толщин выступов и воздушного С" зазора между ними больше толщины штыря контролируемого разъема на заданную среднюю величину деформации плеч.

20

Ф 11440

Изобретение относится к технике измерения сил и может быть использовано, например,для измерения контактных усилий нажатия электрических разъемов. 5

Известен магнитоупругий преобразователь усилий, представляющий собой консольный иэгибаемый магнитопровод с рядом отверстий,; центры которых расположены на нейтральной линии кон- 10 сольной балки. Измерительные обмотки размещены в отверстиях и охватывают его участки по обе стороны нейтраль ной линии, а намагничивающая обмотка обхватывает магнитопровод j1) .

Недостатками преобразователя являются невысокие чувствительность и точность измерений, что обусловлено наличием в магнитной цепи преобразо-: вателя воздушного зазора.

11аиболее .близким техническим решением к изобретению является магнитоупругий преобразователь растягивающпх (сжимающих) усилий, содержащий магнитопровод в виде незамкнуто- 25 го кольца с отверстиями, центры которых находятся на нейтральной линии кольца. Измерительные обмотки размецены в отверстиях и охватывают участки магнитопровода по обе стороны нейтральной линии. Обмотка намагничивания обхватывает кольцо по толщине. Ela концах кольца имеются отяерстия Лля лрилсжеиия усилий (2) .

Недостатком известного преобразо35 вателя является наличие воздушного зазора в магнитной цепи преобразователя, величина которого зависит от величины и направления измеряемого усилия, так как это снижает чувствитель-4 ность и точность измерений.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерений, а также обеспечение возможности измерения контактных усилий нажатия в 45 электрических разъемах.

Указанная цель достигается тем, что в магнитоупругом преобразователе усилий, содержащем магнитопровод с изгибаемыми плечами и отверстиями 50 на нейтральной линии магнитопровода, намагничивающую и измерительные обмотки, магнитопровод снабжен наклонными равными по длине перемычками, соединяющими противоположные от 55 нейтральной линии стороны плеч и образующими треугольные отверстия между ними, причем намагничивающая обмотка равномерно намотана на перемычках, а дифференциально соединенные измерительные обмотки намотаны на основания треугольников по обе стороны нейтральной линии или намагничивающая обмотка расположена на перемычках„ начиная с крайней через одну, а измерительная обмотка — на перемычках между ними.

Кроме того, концы плеч магнитопровода снабжены параллельными выступами, входящими в гнездо контакта, причем сумма толщин выступов и воздушного зазора между ними больше толщины штыря контролируемого разъема на среднюю величину деформации плеч.

На фиг. 1 схематически показан магнитоупругий преобразователь усилий с кольцевым магнитопроводом на фиг.

2 — магнитоупругий преобразователь контактных усилий нажатия с прямоугольным рамочным магнитопроводом, йа фиг. 3 — схема замещения магнитнОй цепи преобразователя с кольцевым магнитопооводом; на фиг. 4 — vqvo@evный вариант схемы замещения на фиг.3, на фиг. 5 — схема замещения магнитной цепи преобразователя с прямоугольным рамочным магнитопроводом.

Магнитоупругие преобразователи усилий содержат магнитопровод 1 с симметричными изгибаемыми плечами 2.

Перемычки 3 соединяют противоположные от нейтральной линии стороны плеч 2 и образуют треугольные отверстия 4 с основаниями 5 по сторонам плеч 2.. Намагничивающая обмотка 6 намотана на перемычках 3. Между концами плеч 2 имеется воздушный зазор

7.В преобразователе на фиг. 1 измерительные обмотки 8 намотаны на основаниях 5 треугольников 4 по обе стороны нейтральной линии и соединены дифференциально. В преобразователе на фиг. 2 измерительная обмотка 8 намотана на перемычках 3 между перемычками, на которых размещена обмотка б намагничивания а концы плеч 2 снабжены параллельными выступами 9.

В схемах замещения магнитной цепи (фиг. 3 и 5) приняты следующие обозначения:

"щ — магнитное сопротивление ос1 нований 5 по внешним сторонам плеч 2 (отрезки ВП, Dt, и т.д.).

3., 1144 — магнитное сопротивление осно 2 ваний 5 по внутренним сторонам плеч 2 (отрезки СК,КМ и т.д.)", 1р -магнитное сопротивление пе5 ремычек 3; ,". ® — магнитодвижущая сила части намагничивающей обмотки 6 ! размещенной на одной перемычке 3 .. 10

, — магнитный поток, проходящий по основаниям 5 внешних сторон плеч 2

Ф вЂ” магнитный поток проходящий

1 по основаниям 5 внутренних сторон плеч 2.

Магнитные сопротивления оснований

LN и АС равны RM /Я а Rg>(Я соответ ственно.

В упрощенной схеме замещения магнитной цепи (фиг. 4) приняты обозначения:

1 — суммарное магнитное сопротив4 ление всех оснований 5 по внешним сторонам плеч 2;

2S

Rg — суммарное магнитное сопротив2 ление всех оснований 5 по

I внутренним сторонам плеч 2; ц — суммарное магнитное сопротывление всех перемычек 3;

",JN — магнитодвижущая сила намагничивающей обмотки, Магнитоупругий преобразователь

I усилий (фиг. 1 и 4) работает следующим образом.

Нри отсутствии измеряемого усилия

Р=О внешние и внутренние стороны плеч 2 имеют одинаковые магнитные co-.

l противления 1, = 11Л,, поэтому через них протекают одинаковые магнит ные потоки 7, =Ф .Следовательно, на дифференциальном выходе измерительных обмоток 8 напряжение равно нулю.

При воздействии сжимающих усилий

РФО, внешние стороны плеч 2 растягиваются. При этом магнитное сопротив-. ! ление этих сторон, уменьшается, .а магнитный поток Ф< через них увеличивается. Одновременно внутренние стороны плеч 2 сжимаются, их магнит-.

I бО ное сопротивление R g увеличивает002 4 ся, а магнитный поток P, проходящий через внутренние стороны плеч

2, уменьшается. В результате на диф-: ференциальном выходе измерительных обмоток 8 появляется напряжение, обусловленное разностью магнитных потоков внешних и внутренних сторон плеч 2 АФ = 9, — ф и пропорциональное измеряемому усилию P. При воздействии растягивающих усилий преобразователь работает аналогично.

Магнитоупругий преобразователь усилий (фиг. 2 и 5) работает следующим образом.

Принцип работы преобразователя рассмотрен на примере участка плеча

2 между точками ВСКД. При отсутствии контактного. усилия нажатия Р=О на выступы 9 основания ВД и СК имеют о;. наковые магнитные сопротивления

R>,= Ry, поэтому равны магнитные потоки этих основа.ий P = Pg u на выходе измерительной обмотки 8 напряжение равно нулю.

При измерении контактного нажатия выступы 9 входят в гнездо разъема и на них действует усилие нажатия

РФО, вследствие изгиба плеч 2 воздушный зазор 7 между выступами 9 уменьшается. При этом основание ВД растягивается, магнитное сопротивление 11м уменьшается, а магнитный по1 ток Ф, увеличивается. Одновременно основание СК сжимается, магнитное сопротивление 1 увеличивается, а магнитный поток ф уменьшается. В результате через перемычку СД протекает поток а ф =- Ф1 — ф2и на выходе из мерительной обмотки 8 появляется напряжение, пропорциональное измеряемому усилию нажатия P. Остальные участки плеч 2 работают аналогично.

Технико-экономическая эффективность заключается в повышении чувствительности и точности измерений преобразователя за счет того, что магиитный поток протекает по замкнутому контуру, а не через воздушный зазор, так как магнитное сопротивление пере-! мычек 8 намного меньше магнитного сопротивления воздушного зазора g .

1144002

1144002

Составитель В.Родин

Редактор Т.Кугрышева Техред А.Бабинец Корректор Л.Пилипенко

М

Заказ 896/35 Тираж 897 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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