Тензорезисторный датчик силы Советский патент 1985 года по МПК G01L1/22 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано д точного измерения усилий.

Цель изобретения - повьшение точности и чувствительности,

На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг, 3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.2.

Тензорезисторньш датчик . содержит силопреобразующее звено 1 в виде круглой пластины, выполненной монолитно со столбиками 2 и 3, которые периферийной частью также монолит-но соединены с подрезисторными кольцами 4 н 5 с размещенными на них тензорезисторами сжатия 6 -и растяжения 7. Боковые поверхности 8 и 9 смежных столбиков и расположенная- между ними внутренняя поверхность 10 подрезисторного кольца образованы поверхностью вращения с прямолинейной образующей 11 или 12 и продольной осью параллельной продольной оси датчика. В зонах сочленения столбиков с подрезисторными кольцйми выполнены кольцевые канавки 13 и 14 со стороны торгов столбиков и канавки 15 и 16 со стороны сиЯопреобразующего звена.

Датчик работает следующим образом. . .

При приложении измеряемого усилия Р силопреобразующее звено 1 изгибается, и его прогиб через столбики 2 и 3 и подрезисторные кольца 4 и 5 вызывает деформацию тензорезисторов 6 и 7, преобразуемую затем в электрический сигнал.

Геометрическая форма датчика рбес печива:ет рациональную форму поперечного сечения столбиков, что повьшает их изгибную жесткость и, соответственно, чувствительность датчика;

размещение большего числа с,толбиков и увеличение суммарной деформации подрезисторного кольца, что также повышает чувствительность; стабильность размеров сечения подрезисторного кольца, что исключает возникновение локальных зон повьшенных напряжений и повышает точность датчика; равномерную деформацию колец вдоль их периметра, что повьшает стабильность и точность датчика.

Кольцевые канавки 13 - 16 могут быть выполнены с профилем переменно глубины, при этом зоны наибольшей глубины канавок 13 и 14 располагаются вблизи внутреннего диаметра подрезисторного кольца, а канавок 15 и 16 - вблизи торцовой плоскости кольца. Переменная глубина профиля позволяет канавкам, наряду с их основным назна:чением по. воздействию на подрезисторные кольца, обеспечивать рациональное сечение столбиков в зоне их сочленения с кольцом .как по высоте, :так и в радиальном направлении по типу балок равного сопротивления. :

Поверхность вращения, формирующая боковые поверхности смежных столбиков и внутреннняо поверхность подрезисторного кольца, может быть выполнена с наклонной к продольной оси образующей 12, при этом вершгша конической поверхности.направлена в сторону силопреобразующего звена. В этом случае тангенциальное сечение 17 столбиков имеет рациональную форму, расширяющуюся к осньванию и обладшощую уве.личенно 4 изгибной жесткостью в сравнении со столбиками с прямоугольным сечением 18, что (Особенно существенно для столбиков с увеличенной высотой, и повышает чувствительность датчика.

1. ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК СИЛЫ, содержащий силопреобразукицее звено, выполненное в виде круглой пластины заодно целое со столбиками, расположенными по обе стороны от силопреобразующего звена по концентрическим окружностям и соединенными монолитно с подрезисторными кольцами, на которых размещены тензорезисторы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, боковые поверхности смежных сторон столбиков и расположенные между ними -поверхности подрезисторного кольца образованы поверхностью вращения с прямолинейной образующей и продольной осью, параллельной продольной оси датчика, причем на столбиках в зонах их соединения с подрезисторными кольцами со стороны их торцов и со стороны сило- преобразующего звена выполнены кольцевые канавки. 2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что поверхность вращения выполнена конической с вершиной, обращенной в сторону силопреобразующего звена.