УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЖИМА В ПРОЦЕССЕ НАПИСАНИЯ Российский патент 2023 года по МПК G01L1/22 B43K29/20 

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для измерения и объективной оценки величины силовых характеристик при нажиме шариковой ручки в процессе написания текста. При проведении экспертизы, автором в библиотеке Роспатента выборочно были просмотрены авторские свидетельства СССР классов А61В 3/16 и A61F 2/00: при поиске аналоги и прототипы предполагаемого изобретения автором не найдены.

Цель изобретения - возможность получения объективной количественной оценки величины, характера и особенностей нажима, при письме шариковой ручкой, с помощью специального устройства на ее основе. Поставленная цель достигается тем, что стержень с пастой одновременно является силоприемным и силовводящим узлом, передающим усилие прижима на измерительную балку скобы, на которой закреплен мост полупроводниковых тензорезисторов на изолирующей подложке, которая выполнена в форме гантели с узкой центральной частью и двумя широкими концевыми участками прямоугольной формы, где в узкой части расположены четыре тензорезистора и два из них - с четными номерами расположены в одной половине узкой части, с нечетными - в другой половине, продольные оси тензорезисторов параллельны продольной оси подложки, а в ее центре-четыре промежуточные контактные площадки, объединяющие тензорезисторов в монолитный мост, и отходящие от них четыре шины, оканчивающиеся контактными площадками, при этом две из них расположены в одной из широких частей подложки, а две других - в другой, там же расположены расширенные поперечные перемычки нитей тензорезисторов, при этом крайняя нить 1-го тензорезистора связана с крайней нитью 4-го, а его вторая нить - с крайней нитью 3-го, а его вторая нить - с крайней нитью 2-го, а его вторая нить - со второй нитью 1-го; при этом ширина узкой и широких частей подложки связаны соотношением:

где: ширина узкой части; ширина широкой части; коэффициент передачи, - фактическая относительная деформация тензоререзистора, - расчетная относительная деформация тензорезистора; А - длина концевых участков подложки; - длина узкой части; Н - толщина подложки;

- коэффициент Пуассона адгезива; - модуль упругости подложки; модуль упругости адгезива; h - толщина слоя адгезива.

Расчеты показали, что для точной передачи деформации от упругого элемента (балка) через слой клея (адгезив) к тензорезисторам должно выполняться условие а с учетом высокой стоимости подложек из сапфира, разработчики принимают

Если в качестве материала скобы использовать титановый сплав типа ВТ-9, а подложку с мостом тензорезисторов на балке закреплять с помощью припоя типа ПСр-72, то, подложку, в этом случае, можно изготавливать в форме прямоугольника, ширина которого равна ширине узкой части гантели. Это обусловлено тем, что при жестком креплении (а ПСр - 72 является жестким припоем) и в формуле [1] следовательно,

На Фиг. 1 показан разрез шариковой ручки: 1 - сборно-разборный корпус ручки; 2 - стержень с пастой; 3 - балка с мостом полупроводниковых тензорезисторов; 4 - микрокабель; L=150 мм - длина, a D=18 мм - максимальный диаметр у конца ручки.

На Фиг. 2а - электрическая схема моста: (5-7) - диагональ питания, (6-8) - диагональ измерения, Е - источник питания, U - выходной сигнал.

На Фиг. 2б - топологический рисунок моста тензорезисторов на подложке: 9 - подложка из сапфира с мостом тензорезисторов: R1, R2, R3, R4 из кремния р⁺-типа; - размеры широкой и узкой частей подложки; 5, 6, 7, 8 - выводы от контактных площадок (см. Фиг. 2а); (O-O') - продольная ось подложки; А-длины широкой, а - узкой части подложки.

На Фиг. 3 - сечение ручки по А-А: 9 - подложка с мостом тензорезисторов;

10, 11, 12, 13 - контактные площадки для подключения микрокабеля. На Фиг. 4а показана скоба - 14 с балкой - 15.

На Фиг. 4б - сечение скобы по Б-Б: 15 - балка, F - измеряемая сила.

Устройство работает следующим образом: при подаче питания на вход моста (5-7) и нагружении балки 3 с тензорезисторами силой F, на выходной диагонали моста (6-8) формируется выходной сигнал U пропорциональный измеряемой силе F.

Ориентировочные источники информации, условно принятые автором при проведении экспертизы:

1. Авт. свидетельство СССР, Кл. А61В 3/16 - Тензометрический глазной тонограф, БИ №21, 1960.

2. Авт. свидетельство СССР, Кл. A61F 2/00 - Устройство для определения давления протеза на культю, БИ №2, 1966.

Изобретение относится к медтехнике, к технике измерения силовых характеристик нажима на ручку в процессе написания текста. Стандартная ручка, содержащая стержневой баллончик с пастой, представляет собой устройство для измерения усилий нажима. Для этого свободный конец баллончика использован в качестве силовводящего узла, который передает усилие прижима на скобу, закрепленную в корпусе авторучки, на балке которой был закреплен мост с топологией полупроводниковых тензорезисторов, снабженный изолирующей подложкой в форме гантели. Соотношение ширины узкой и широких частей гантели выбрано таким, чтобы деформация балки через слой адгезива точно передавалась к тензорезисторам. Технический результат - обеспечение возможности количественной оценки величины нажима с помощью устройства на основе шариковой ручки. 6 ил.

Устройство для определения нажима в процессе написания, включающее шариковую ручку, содержащую стержень с пастой, отличающееся тем, что стержень является силоприемным и силовводящим узлом, передающим усилие прижима на измерительную балку скобы, на которой закреплен мост полупроводниковых тензорезисторов на изолирующей подложке, которая выполнена в форме гантели с узкой центральной частью и двумя широкими концевыми участками прямоугольной формы; в узкой части расположены четыре тензорезистора и два из них с четными номерами расположены в одной половине узкой части подложки, с нечетными - в другой половине, их продольные оси параллельны между собой и продольной оси подложки, а в ее центре - четыре промежуточные контактные площадки, объединяющие четыре тензорезистора в монолитный мост, и отходящие от них четыре шины, оканчивающиеся контактными площадками, при этом две из них расположены в одной из широких частей подложки, а две других - в другой части, там же расположены расширенные поперечные перемычки нитей тензорезисторов, при этом крайняя нить 1-го тензорезистора связана с крайней нитью 4-го, а его вторая нить - с крайней нитью 3-го, а его вторая нить - с крайней нитью 2-го, а его вторая нить связана со второй нитью 1-го терзорезистора; при этом ширина узкой и широких частей подложки связаны соотношением:

где: ширина узкой части; ширина широкой части; - коэффициент передачи, - фактическая относительная деформация тензорезистора, - расчетная относительная деформация тензорезистора; А - длина концевых участков подложки; - длина узкой части подложки; Н - толщина подложки;

- коэффициент Пуассона адгезива; - модуль упругости подложки; - модуль упругости адгезива; h - толщина адгезива.