ДАТЧИК СИЛЫ Российский патент 2015 года по МПК G01L1/22 

Изобретение относится к приборам и оборудованию, используемым при проведении лабораторных работ и демонстрационных опытов при групповом и индивидуальном обучении в средних общеобразовательных заведениях при изучении законов механики.

Известен «Датчик-реле давления» по патенту на полезную модель №133609, кл. G01L 19/00, 2012 г., включающий корпус, крышку, электронный блок, содержащий блок питания, аналогово-цифровой преобразователь, взаимодействующий посредством порта с микроконтроллером, реле коммутации, и измерительный блок, выполненный в виде тензопреобразователя с двухслойной мембраной и тензорезисторами, собранными по мостовой схеме. Однако данный датчик не обеспечивает измерения различных по действию сил, приложенных в различных направлениях.

Задачей настоящего изобретения является создание такого датчика силы, который обеспечивал бы измерение сил различного действия, приложенных в различных направлениях, а также воможность его использования для измерения веса тела.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в расширении функциональных возможностей использования датчика при проведении опытов по измерению различных по воздействию сил, таких как растяжение, ударных нагрузок и т.д.

Для достижения указанного технического результата предлагается датчик силы, содержащий корпус, электронный блок и взаимодействующий с ним и выполненный в виде тензопреобразователя измерительный блок, а также порт для соединения с аналогово-цифровым преобразователем, характеризующийся тем, что корпус выполнен в виде короба, основание которого с внешней стороны снабжено крестообразным хомутом для закрепления корпуса в держателе штатива, а к противоположной стороне хомута закреплено основание, посредством которого датчик силы устанавливается на лабораторном столе, корпус снабжен съемной крышкой, один торец которой выполнен с П-образным окном для выхода порта, а внутри корпуса расположена тензобалка, выполненная S-образной формы, при этом тензобалка на внутренней поверхности основания корпуса закреплена своей нижней полкой, на нижней поверхности средней полки закреплены тензорезисторы, собранные по мостовой схеме, при этом выходы тензорезисторов соединены с электронным блоком, а верхняя полка тензобалки снабжена вертикальным стержнем, проходящим сквозь отверстие в крышке и ось которого расположена на одной оси с осью крестообразного хомута корпуса, причем свободный конец стержня снабжен осевым углублением для установки чаши весов и поперечным отверстием для приложения силы, направленной вверх.

Внутри корпус датчика силы снабжен опорными элементами для установки платы электронного блока. Плата электронного блока расположена между нижней и средней полками тензобалки, причем электронный блок снабжен портом для подключения с компьютером пользователя. Съемная крышка выполнена в виде короба

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид датчика силы, вид спереди со снятой крышкой, на фиг. 2 - то же, вид сбоку, со снятой чашей, на фиг. 3 - то же вид сверху фиг. 2, на фиг. 4 - крышка вид сверху, на фиг. 5 - вид по стрелке А фиг. 4.

Датчик силы содержит корпус 1, выполненный в виде короба, преимущественно прямоугольной, вытянутой в длину формы, выполненный преимущественно из пластика и расположенный открытым основанием вверх.

Основание 2 корпуса с нижней наружной стороны снабжено крестообразным хомутом 3 для закрепления корпуса в держателе штатива (на чертеже не показано), а к противоположной стороне хомута закреплено специальное основание 4, посредством которого датчик силы устанавливается на лабораторном столе (на чертеже не показано). Корпус 1 датчика снабжен крышкой 5, выполненной также в виде короба, при этом один торец крышки выполнен с П-образным окном 6 для выхода порта. Внутри корпуса на внутренней поверхности основания консольно закреплена тензобалка 10, выполненная S-образной формы, при этом тензобалка 10 на внутренней поверхности основания закреплена своей нижней 7 полкой, на нижней поверхности средней 11 полки закреплены тензорезисторы, собранные по мостовой схеме, при этом выходы тензорезисторов соединены с электронным блоком. Плата 9 электронного блока может быть расположена, как показано на фиг.1, между нижней 7 и средней 11 полками тензобалки 10, причем электронный блок снабжен портом 12 для подключения с компьютером пользователя (на чертеже не показан). Однако плата 9 может быть расположена и в любом другом месте корпуса, в зависимости от общей компановки датчика силы. На верхней полке 13 тензобалки 10 закреплен стержень 14, проходящий сквозь отверстие 15 в крышке 5 наружу. Ось стержня 14 расположена на одной оси с осью крестообразного хомута 3 корпуса, причем на свободном торце стержня 14 выполнено осевое углубление 16, в котором вставляется ось 17 чаши 18, используемой для расположения при взвешивании любых материалов, или для приложения силы, направленной вниз. В торцевой зоне стержня 14 выполнено поперечное отверстие 19 для приложения силы, направленной вверх. Внутри корпус 1 датчика силы снабжен опорными элементами 20 для установки платы 9 электронного блока.

Датчик силы работает следующим образом. К стержню 14 прикладывается сила, направленная в любом направлении вверх или вниз, которая передается на среднюю 11 полку, на которой наклеены тензорезистеры. Далее сигнал с тензорезисторов поступает на контроллер, в котором находится аналогово-цифровой преобразователь, затем данные через порт 12 поступает на компьютер пользователя (на чертеже не показано).

Данный датчик может использоваться также как весы, при этом взвешиваемый материал размещают в чаше 18.

Данный датчик удобен в эксплуатации и обеспечивает проведение опытов с силами, направленными в разных направлениях, а также замеров мгновенных ударных нагрузок и взвешивании любых материалов.

Изобретение относится к датчикам силы. Датчик силы содержит корпус, который выполнен в виде короба, основание которого с внешней стороны снабжено крестообразным хомутом для закрепления корпуса в держателе штатива, а к противоположной стороне хомута закреплено основание, посредством которого датчик силы устанавливается на лабораторном столе, корпус снабжен съемной крышкой, один торец которой выполнен с П-образным окном для выхода порта. Внутри корпуса расположена тензобалка, выполненная S-образной формы, при этом тензобалка на внутренней поверхности основания корпуса закреплена своей нижней полкой, на нижней поверхности средней полки закреплены тензорезисторы, собранные по мостовой схеме, при этом выходы тезорезисторов соединены с электронным блоком, а верхняя полка тензобалки снабжена вертикальным стержнем, проходящим сквозь отверстие в крышке и ось которого расположена на одной оси с осью крестообразного хомута корпуса, причем свободный конец стержня снабжен осевым углублением для установки чаши весов и поперечным отверстием для приложения силы, направленной вверх. Технический результат - обеспечение измерения сил различного действия, приложенных в различных направлениях, а также возможность использования для измерения веса. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Датчик силы, содержащий корпус, электронный блок и взаимодействующий с ним и выполненный в виде тензопреобразователя измерительный блок, а также порт для соединения с аналогово-цифровым преобразователем, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде короба, основание которого с внешней стороны снабжено крестообразным хомутом для закрепления корпуса в держателе штатива, а к противоположной стороне хомута закреплено основание, посредством которого датчик силы устанавливается на лабораторном столе, корпус снабжен съемной крышкой, один торец которой выполнен с П-образным окном для выхода порта, а внутри корпуса расположена тензобалка, выполненная S-образной формы, при этом тензобалка на внутренней поверхности основания корпуса закреплена своей нижней полкой, на нижней поверхности средней полки закреплены тензорезисторы, собранные по мостовой схеме, при этом выходы тензорезисторов соединены с электронным блоком, а верхняя полка тензобалки снабжена вертикальным стержнем, проходящим сквозь отверстие в крышке и ось которого расположена на одной оси с осью крестообразного хомута корпуса, причем свободный конец стержня снабжен осевым углублением для установки чаши весов и поперечным отверстием для приложения силы, направленной вверх.

2. Датчик силы по п.1 отличающийся тем, что внутренняя поверхность основания корпуса снабжена опорными элементами для установки электронного блока.

3. Датчик силы по п.1 отличающийся тем, что плата электронного блока расположена между нижней и средней полками тензобалки, причем электронный блок снабжен портом для подключения к компьютеру.

4. Датчик силы по п.1 отличающийся тем, что съемная крышка выполнена в виде короба.