Датчик силы

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для точного измерения усилий. Целью изобретения является увеличение чувствительности и повышение технологичности. Датчик силы содержит три резонатора в виде кольцевых пластин 2,5 и 8, возбуждение и съем сигналов с которых осуществляются с помощью катушек, включенных в схему автогенераторов 14,15 и 16. При этом выходы генераторов включены на вход двух смесителей 11 и 12, выходы которых подключены к входу третьего смесителя 13 Выходной сигнал последнего является мерой измеряемого усилия, приложенного к упругому элементу 10, на котором закреплены указанные выше резонаторы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК

{ {)5 G 01 1 1/10

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4814832/10 (22) 17,04.90 (46) 07.09.92, Бюл, N 33 (71) Одесский политехнический институт (72) В.К.Голованов, А.Ф.Дащенкои С,T.Ñåðãåeâ (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 559136, кл, 6 01 1 1/10, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

М 1647294, кл. G 01 (1/10, 1989. (54) ДАТЧИК СИЛЫ (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для точного измерения усилий. Целью изоИзобретение относится к силаизмерительной технике и мажет быть использовано для.точного измерения усилий.

Известен датчик, содержащий упругий чувствительный элемент в виде цилиндра с

BbtftOftHeHHblM flpSimgyt OlibHbtM СКВозным пазом и выступом, имеющим два Г-образных кронштейна разной длины, к которым крепятся две струны с магнитной системой возбуждения (1).

Принцип работы такого устройства основан на том, чта при воздействии измеряемого усилия упругий элемент деформируется так, что одна струна сжимается, а другая растягивается, соответственно увеличивается собственная частота одной струны и уменьшается другой. Разность этих частот пропорциональна измеряемому усилию.

Однако струнные чувствительные элементы обладают рядом существенных недостатков; чувствительностью к помехам, действующим как в параллельном, так и перпендикулярном направлениях по отно; 5U., )760385 А1 бретения является увеличение чувствительности и повышение технологичности, Датчик силы содержит три резонатора в виде кольцевых пластин 2,5 и 8, возбуждение и съем сигналов с которых осуществляются с помощью катушек, включенных в схему автогенераторов 14,15 и 16, При этом Bb!xoäû генераторов включены на вход двух смесителей 11 и 12, выходы которых подключены к входу третьего смесителя 13. Вь.ходной сигнал последнего является мерой измеряемого усилия, приложенного к упругому элементу 10, на котором закреплены указанные выше резонаторы. 2 ил. шению к оси струны, невысокой стабильностью показаний, температурной нестабильностью.

Наиболее близким к предлагаемому r,;о технической сущности решению является устройство (2), в которой резонаторы выполнены в виде четырех соосных цилиндриче- ( ских оболочек за одно целое с кольцевым упругим элементом. Ю

Принцип работы такога датчика заключается в том, что под воздействием прилаженного усилия упругий элемент деформируется так, что верхние цилиндрические оболочки сжимаются, а нижние растягиваются, Пропорционально их деформац .. меняется собственная частота колебании этих оболочек.

Недостатком прототипа является трудоемкость изготовления упругого элемента в связи со сложностью его конфигурации и монтажа электромагнитов съема и возбуждения колебаний, расположенных внутри силовводящей оболочки меньшего дигмет1

1760385 ра, Также следует отметить, что резонаторы, выполненные в виде цилиндрических

Оболочек, обладают повышенной жесткостью, что приводит к снижению точности измерения, 5

Кроме того, в резонаторе из-эа дискретного расположения электромагнитов в окружном направлении возбуждаются колебания оболочек неосесимметричной формы в то время, как они испытывают осе- 10 симметричную деформаци.о, что также снижает чувствительность резонаторов, Целью изобретения является увеличение чувствительности дат" ика и повышение технологичности его изготовления. 15

Цель достигается тем, что резонаторы выполнены в виде кольцевых пластин, две из которых расположены симметрично относительно третьей, которая закреплена в срединной плоскости 1<г>льцевого упругого 20 элемента, при этом все айектромагниты сьема и возбу>кдения колебаний выполнены в виде катушек и располон<ены соосно упругому элеме IT), а выход третьего генератора подключен к,вторым входам первого и вто- 25 рого смесителей, Существенными отличилми в предлагаемом техническом решении являегся выполнение резонаторов в вида трех кольцевых пластин, две из I< колебаний резонаторов, что в конечном 40 счете. павы шает их чувствител ьн ость, а следовательно, и точность измерения усилий.

Осевое сечение упругого элемента с частотно-Оээностным Выходным сигналoM и 45

Blo электрическая схема приведены соответственно на фиг,1 и 2. Датчик силы (фиг.

1) содер>кит резонаторы 2,5,8, выполненные в виде кольцевых. пластин за одно целое C упругой кольцевой пластиной 10. На этой >ке 50 фигуре показан один из возмо>кных вариантов расположения электромагнитов сьема

1, 6, 7 и возбу>кдения колебаний 3, 4, 9. На фиг, 2 представлена электрическая схема соединения электромагнитов 1, 3; 4, 6, 7, 9, 55 трех частотно-разностных смесителей 11, 12, 13 и трех дифференциальных электронных усилителей-ограничителей 14, 15, 16, Генераторы 17, 18, 19 колебаний показань: на фиг, 2 пунктиром.

Датчик силы работает следующим образом.

Под действием осевого усилия Р упругий элемент деформируется так, что уп ругал кольцевая пластина 10 иэ<-ибается, деформируя резонаторы 5 и 2, при этом их собственная частота колебаний изменяется: у резонатора 2 уменьшаетслга у резонатора

5увеличиваетсл, причем зти измене;-;ия пропорциональны измеряемому усил чо. Резонатор 8 не деформируетсл, T-Bê как он расположен в срединной плоскости кольцеВой пластины, и частота его coGGTDBHHI I>< колебаний поэтому не изменяется. Генераторы 17, 18 и 19 возбуждаюг колебания в кольцевых пластинах 2,5,8 с частотами F2g, Гз и Fl соответственно, и при помощи обратной связи с этих пластин снимаются колебания этими >ке генераторами. При этом в кольцевой пласгине 2 возбуждаются колебания меньш-,é : частоты,,1 в;:ольцевой пластине 5 — большей по сравнению с частотой колебаний кольцевой пластины 8.

С помощью смесителей 11 и 2 вычитаютсл частоты F1-F2 и Ез-FI. Так как геометрические размеры кольцевых пластин 2 и 5 одинаковы, то величина их деформаций одинакова и противоположна по знаку, Поэтому приращение частоты одинаково на выходе смесителей 11 и 12. Температурная стабилизация осуществляется за счет резонатора 6, частота которого HB зависит от измеряемого усилил, а зависит только от температуры.

Следовательнс, погрешность, связаннал с изменением температуры ooè измерения;, усилий, будет исключена.

Ф ормула изобретения

Дагчик силы. содержащий упругий элемент D Виде кольцевой пластины и в-гп >лненные за одно целое с ним три резонатора, каждый с электромагнитами сьема v. ВозЕ. ч< де н и я к О л е б а н и й, В к л о ÷ B I. I H û м и в со От" ветству ощие схемы трех генераторов колебаний и три смесителя, при этом выходы первых двух енераторов подклiочены I< первым входам первого и второго смеситеЛЕй, ВЫХОДЬ КОТОРЫХ СОЕДИНЕН-I С ВХОДВМИ третьего смесителя, о т л и ч а Io ьц и и с л тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения технологичности. резонаторы выполнены в виде кольцевых пластин, две иэ которых расположены симметрично относительно третьей, которал закреглена в срединной плоскости кольцевого упругого элемента, при этом Все электромагниты съема и возбуждения колебаний выполнены в виде катушек и расположены соосно упругому элементу, а выход третьего генератора подключен к вторым входам первого и второго смесителей.

Щ,у/ (I

1 (g l !

1

9 ив. 2

Составитель В.Голованов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M.Øàðîøû

Заказ 3180 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/%

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Датчик силы Датчик силы Датчик силы 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано , например, для взвешивания

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения деформаций и усилий

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения усилий

Изобретение относится к датчикам давления , имеющим чувствительную к давлению колебательную систему, и позволяет уменьшить запаздывание показаний для изменения давления, особенно в области вакуума

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения силы разрыва каната

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к частотным датчикам давления со струнными резонаторами, и может быть использовано для измерения давления с высокой точностью в условиях переменных температур

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле напряженно-деформированного состояния элементов бетонных конструкций

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точного измерения усилий

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в устройствах частотной селекции сигналов

Изобретение относится к приборостроению , а именно к технопогии изготовления ч/вствигел ных эпементов струнных датчиков дапл

Изобретение относится к области неразрушающего контроля технологических процессов в строительной индустрии и может быть использовано для получения данных о параметрах предварительно напряженных арматурных элементов (стержней, канатов и т.д.) при изготовлении железобетонных конструкций, в частности, для определения требуемого удлинения арматурного элемента, измерения напряжений в арматурном элементе и корректировки его длины

Изобретение относится к области испытания машиностроительных и строительных конструкций

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации систем управления и предназначено для контроля физических величин

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля напряженно-деформированного состояния (НДС) гидротехнических сооружений, например плотин гидроэлектростанций, а также контроля напряженно-деформированного состояния других сооружений, зданий и конструкций

Изобретение относится к области измерений механической силы и производных от нее величин, момента силы, давления, массы, деформаций, линейных и угловых ускорений

Изобретение относится к высокочувствительным способу и устройству измерения силы/массы с использованием системы фазовой автоподстройки частоты

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах измерения, контроля и регулирования больших усилий сжатия около 1000 кг и более

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для точного измерения усилий

Наверх