Силоизмерительный датчик

 

Изобретение относится.к области измерения сил с помощью тензорезисторных датчиков. Цель изобретения повышение точности за счет компенсз ции крутящего момента. К образцу прикладывают растягивающее усилие через жесткий центр датчика. На выходе мостовой схемы 11 формируется сигнал, пропорциональный величине осевого усилия, а на выходе мостовой схемы 12 - сигнал, пропорциональный величине крутящего момента. На неинвертирующий вход усилителя 13 подается сигнал с выхода мостовой схемы 11. На выходе усилителя 13 величина сигнала будет соответствовать разности сигналов мостовых схем 11 и 12. Эта величина пропорциональна значению измеряемого усилия без влияния крутящего момента. 6 ил. (Л ВыхоЗ 00 сл N3 Ю СЛ сл фиг. 5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) А1 (gg) 1 G 01 L 1/22, 5/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3800028/24 — 10 (22) 11.! О. 84 (46) 15, 11. 87. Бюл. № 42 (71) Таджикский государственный университет им. В.И. Ленина (72) Т.Б. Бобоев, В.В. Филатов, И.К. Арихбаев и В.Г . Тимофеев (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 353 159, кл . (0 1 L 1/22, 1970.

Патент CEA К 3303452,кл.338-5, 1967. (54) СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ДАТЧИК (57) Изобретение относится,к области измерения сил с помощью тензорезисторных датчиков. Пель изобретения повышение точности за счет компенсЛ= ции крутящего момента, К образцу прикладывают растягивающее усилие через жесткий центр датчика. На выходе мостовой схемы 11 формируется сигнал, пропорциональный величине осевого усилия, а на выходе мостовой схемы 12 — сигнал, пропорциональный величине крутящего момента. На неинвертирующий вход усилителя 13 подается сигнал с выхода мостовой схемы 11.

На выходе усилителя 13 величина сигнала будет соответствовать разности сигналов мостовых схем 11 и 12 Эта величина пропорциональна значению измеряемого усилия без влияния крутя<О щего момента, 6 ил.

13522 >5

Изобретение относится к измерению сил с помощью тензорезисторных датчиков, Цель изобретения — повышение точности за счет компенсации крутящего момента.

На фиг. 1 изображен датчик; на фиг, 2 . — балка каждого луча датчика, аксонометрия; на фиг. 3 — основная мостовая схема для измерения усилий 10 без компенсации крутящего момента; на фиг ° 4. — дополнительная мостовая схема для измерения крутящего момента; на фиг. 5 — соединение мостовых схем; на фиг. 6 — схема испытания об- 15 разца на растяжение °

Силоизмерительный датчик содержит упругий элемент из двух половин,состоящих из трех лучей, расположенных под углом 120 одна к другой, Каждый луч состоит из двух расположенных одна над другой балок 1 и 2 с общим жестким центром 3 и соединенных на внешних концах жесткой перемычкой 4. 25

На балках 1 и 2 каждого луча установлены тензорезисторы, включенные в мостовые схемы. Балка 1 каждого луча выполнена в виде двух жестко скрепленных между собой, например сваркой, 30 частей 5 и 6 прямоугольного сечения, плоскости которьгх расположены перпендикулярно одна другой, а на каждой из них с обеих сторон установлены тензорезисторы 7-10, воспринимающие деформацию разного знака. Балка 2 каждого луча имеет прямоугольное сечение и расположена параллельно части 5 балки

1, причем часть 6 балки 1 не соприкасается с внутренней поверхностью бал- 40 ки 2. С обеих сторон на балке 2 установлены тензорезисторы 7 и 8, воспринимающие деформацию разного знака.

Для измерения усилий без компенсации крутящего момента используют мостовую 5 схему 11, в противолежащие плечи моста которой включены тензорезисторы 7 и 8. Для компенсации крутящего момента используют мостовую схему 12, в смежные плечи моста которой включены тензорезисторы 9 и 10, воспринимающие деформацию разного знака от крутящего момента. Для измерения усилий с учетом крутящего момента используют совместное включение мостовых схем

11 и 12, как показано на фиг. 5. Выход мостовой схемы 11 подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя 13 — сумматору, а выход мостовой Гномы 1 2 !(р! з Ilреобраэова— тель l4 сигнала н абсолютное значени! подключен к инвертирующему входу усилителя 13. С выхода усилителя 13 снимают результат измерения.

Силоизмерительный датчик работает следующим образом.

К образцу 15 прикладывают растя— гивающее усилие F через жесткий центр

3 датчика. При этом из-за растяжения и закручивания образца 15 в балках 1 и 2 возникают осевые и крутящие деформации воспринимаемые тензорезисторами 7-10. На выходе мостовой схемы 11 формируется сигнал, пропорциональный величине осевого усилия, а на выходе мостовой схемы 12 — сигнал, пропорциональный величине крутящего момента. Поскольку заранее неизвестно, какого знака сигнал сформируется на выходе мостовой схемы 12, он подается на вход преобразователя 14, в функции которого входят стабилизация знака сигнала на выходе независимо от знака сигнала на входе. При этом на вы— ходе преобразователя 14 обеспечена положительная полярность сигнала с мостовой схемы 12, который подается на инвертирующий вход усилителя 13.

На неинвертирующий вход усилителя 13 подается сигнал с выхода мостовой схемы 11. На выходе усилителя 13 величина сигнала соответствует разности сигналов мостовых схем 11 и 12, Эта величина пропорциональна значению измеряемого усилия без влияния крутящего момента.

Формула изобретения

Силоизмерительный датчик, содержащий упругий элемент, выполненный из двух одинаковых половин, каждая из которых состоит из балок прямоугольного поперечного сечения, лежащих в одной плоскости, внутренние концы балок обеих половин соединены общими жесткими. центрами, а наружные концы балок одной половины жестко соединены с соответствующими концами балок другой половины, и тензорезисторы, размещенные на плоскостях балок большей площади и включенные в основную мостовую схему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет компенсации влияния крутящего момента, в него введены сумматор и

1352255 преобразователь сигнала в его абсолютное значение, каждая балка одной из половин упругого элемента выполнена из двух частей, одна из которых сое.динена с жестким центром, плоскости размещения тензорезисторов расположены перпендикулярно одна другой, причем тензорезисторы, плоскости которых параллельны измеряемой силе, соединены в дополнительную мостовую схему, при этом основная мостовая схема соединена с первым входом сумматора, а дополнительная через преобразователь сигнала в его абсолютное значение — с вторым входом сумматора.

1 фие.б

Составитель В. Годзиковский

Техред А. Кравчук Корректор Г. Решетник

Редактор М. Петрова

Заказ 5555/37 Тираж 776 Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4