Магнитоупругий датчик усилий

 

О rI И С А Н И-Е"

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

{11 5591 37

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 19.01.76 {21) 2314790/10 (51} М. Кл

G 01 L 1/12 с присоединением заявки №

Государственно«й комитет

Совета M««HNGTpos СССР по делам изооретеннй н открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано25.05.77.Б«оллетень №19 (45) Дата опубликования описания 09.08.77 (53) УДК 531.781 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. Н. Гуманюк и В. М. Бескоровайный

Институт автоматики (71) Заявитель (54) «" 1ЛГНИТОУПРУГИЙ ДЛТЧИК УСИЛИЙ

Изобретение относится к области силоизмерительной техники и может быть использовано для измерения усилий, преиму1дественно до 1000 кг.

Известные маг:i««Toóïðóãèå датчики усилий, выполненные»а базе магнитопрсвода

I с отверстиями для размещения измерительных обмоток, вк«««о- BHHb«x в измер««тельку«о схему, не обеспе-;.гвают требуемую чувcTBHTBJIbHocTb u L.»ðoêèé диапазон измерений.

Известен также магнитоупругий датчик усилий, содержаш« и изгибаемый замкнутый магнитопрово.. в виде пакета связанных по контуру ««« .1агнитными стойками пластин с отверс.."»я«.«««для размещения измерительных обмоток, в«слючен«н,«х в измерительную схек.;;., Однако его недостаток также в том, что он не обеспе",»ва т требуемую чувствителыюсть и шпро; нй диапазон измерений, так как указанньг д.«тчик предназначен только для опред..«е«шого диапазона измеряемыхусилий,в ч, .т»ости,пэря««ка 0-300г, и в его кэ««ст;,укдии ««п ««редусмотрена возможность быстрой перестройки на другой диапазон изжеряемых усилий.

Пель изобретения - повышение чувствигельности и расширение диапазона изл«еря5 емых $ ñ««ë««É.

Достигается это тем, что в л«агнитоупругом датчике усилий., содержан«ем корпус с крышкой, в ко — îðîé вмонтирован сизопередаюший элемент, и магнитопровод

lO в виде связанных го контуру немагнитными элементами и-:асти» с отверстиями для размешепия ««змерител«,««ь«х обмоток, включенных B измерительную схему, в немаг«штный элемент введены ступенчатые опор15 пые площадки с отверст»ями для пластин, которые закрепла««ь«стяжш:«M«I элементами в виде болтов, и ксн.;епь«е упоры, устанавливаемые на cT):«««÷nòü х опорах корпуса.

На ф««г. 1»зс«браж«н магыптоупругий датчик усилий, р.:«« ез; на ф»г. 2 — разрез по Л-Л на ф;.«г. 1 -а фиг. 3 — разрез по Б-Б на ф»«.. 1, i«Q фиг. 4 — схема включен»я нзмер»тел«»ых обмоток пр» раз25 личных з««аках пр««ра«»е«»«я л«аг««ит««о««про559137 ницаемости; на фиг. 5 - то же, при одинаковых знаках приращения

Датчик содержит расположенный в корпусе 1 с крышкой 2, в которой вмонтирс ван силопередающий элемент 3, магнитопровод в виде связанных по контуру немагнитными элементами 4 пластин 5 с от.верстиями для стяжных элементов, напримерр болтов 6 и 7 и для размещения измерительных обмоток 8. 8 немагнитные 0 элементы 4 введены зеркально располс женные ступенчатые опорные площадки 9 для пластин 5 и концевые упоры 10, уотановленные на ступенчатых опорах 11 (см. фиг. 1) корпуса 1. Пластины 5 закреплены на опорных площадках 9 немагнитных элементов 4 с помощью стяжных элементов, например,, болтов 6 и 7.

Ценгральный болт 12 в верхней части выполнен в виде полусферы, которая через 20 силопередающий элемент 3 воспринимает измеряемое усилие P.

Обмотки 8 верхней и нижней пластин 5 включены в противоположные плечи измерительной мостовой схемы (см. фиг. 4 и 5), 1

Это позволяет исключить нулевой сигнал, компевсируемый; при отсутствии усилия Р, восполнить аддитивную составляющую температурной погрешности, так как температурные изменения проницаемости обеих пластин будут одинаковы, а зто также уменьшит погрешность гистерезиса, посколь- ку гистерезисные изменения хода характеристики растягиваемой и сжимаемой пластин также будут частично, компенсироваться в измерительной мостовой схеме.

Датчик работает следующим образом.

При воздействии усилия P магнитопровод подвергается изгибу, цри этом в верх ней пластине Б возникает напряжение сжа- 4О тия, а в нижней растяжение.

При одном и. том же усилии Р зти напряжения тем больше, чем меньше расстояние между пластинами 5, которое изменяется с помощью пластин, закрепленных на соответствующей ступени немагнитных элементов 4 болтами 6. Так, например, при толщине пластин, равной 10 мм, шиРше отверстий для обмоток 10 мм, ширине пластин 20 мм и расстоянием между центральным н боковым отверстиями для болтов 6 и 7, равным 65 мм, характерис тики датчика следукццие.

Расстояния между пластинами 10 мм (первая ступень немагнитных элементов 4).

При P 80 кг в магнитопроводе возникают напряжения, равные 1 000 кг/см (рассмач риваемые как верхний предел измерений).

Общий сигнал при этом будет равен сумме сигналов двух сжимаемых (верхняя пластина магнитоп )овода) и двух Рас Гягиваемых контуров (нижняя IIJIBGTHBB маг нитопровода), на каждый из них действует . нагРх.а в 1000 кг При расстоянии 20 мм (вторая ступень иемагнитных элементов) те же режимы и тот же выходной сигнал будут получены при Р = 130 кг, а при расстоянии 30 мм (третья ступень) - при

Р = 180 кг.

В приведенных примерах не учтено изменение расстояния концевых упоров, увеличение которого способствует значительному повышению чувствительности, то есть возникновению в пластинах тех же налряжений при меньших измеряемых усилиях.

Формула изобретения

Магнитоупругий датчик усилий, содержащий.корпус с крышкой, в которой вмонтирован силопередающий элемент, и магнитопровод в виде связанных по контуру немагнитными элементами пластин с отверстиями для размещения измерительных обмоток, включенных в измерительную схему, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения диапазона измеряемых усилий, в немагнитный элеменг введены ступенча тые опорные площадки с отверстиями для пластин, которые закреплены стяжными элементами в виде болтов, и концевые упоры, устанавливаемые на стуцеичатых оКорах корпуса.

55e13V

Составитель М. Базовкин

Редактор E. Полионова Техред И. Лсталош Корректор B. Галас

Заказ 1 500/95 Тираж 1191 Подписное

1LHHHllH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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