Силоизмерительный датчик Советский патент 1987 года по МПК G01L1/22 G01L5/16 

113522 )5

Изобретение относится к измерегшю сил с помощью тензорезисторных датчиков.

Цель изобретения - повышение точности за счет компенсации крутящего момента.

На фиг. 1 изображен датчик; на фиг. 2 - балка каждого луча датчика, аксонометрия; на фиг. 3 - основная мостовая схема для измерения усилий без компенсации крутящего момента; на фиг. 4-- дополнительная мостовая схема для измерения крутящего моменMOCTOHOV схемы 1/ чгр(. 1 преобразователь 1А сш нала и абсолютное чмаченш подключен к инвертирующему входу усилителя 13. С выхода усилителя 13 снимают результат измерения.

Силоизмеритёльный датчик работает следующим образом.

fO

К образцу 15 прикладывают растягивающее усилие F через жесткий центр 3 датчика. При этом из-за растяжения и закручивания образца 15 в балках 1 и 2 возникают осевые и крутящие десхем; на фиг. 6 - схема испытания об-15 формации, воспринимаемые тензорезисразца на растяжение.торами 7-10. На выходе мостовой схемы 11 формируется сигнал, пропорциональный величине осевого усилия, а на выходе мостовой схемы 12 - сигнал, 20 пропорциональный величине крутящего момента. Поскольку заранее неизвестно, какого знака сигнал сформируется на выходе мостовой схемы 12, он подается на вход преобразователя 14, в функции

внешних концах жесткой перемычкой 4. 25 которого входят стабилизация знака

На балках 1 и 2 каждого луча установ- сигнала на выходе независимо от зналены тензорезисторы, включенные в

мостовые схемы. Балка 1 каждого луча

выполнена в виде двух жестко скрепта; на фиг. 5 - соединение мостовых

Силоизмеритёльный датчик содержит упругий элемент из двух половин,состоящих из трех лучей, расположенньгх под углом 120 одна к другой. Каждый луч состоит из двух расположенных одна над другой балок 1 и 2 с общим жестким центром 3 и соединенных на

На неинвертирующий вход усилителя 13 подается сигнал с выхода мостовой схемы 11. На.выходе усилителя 13 века сигнала на входе. При этом на выходе преобразователя 14 обеспечена положительная полярность сигнала с ленных йежду собой, например сваркой, зо мостовой схемы 12, который подается частей 5 и 6 прямоугольного сечения, инвертирующий вход усилителя 13. плоскости которых расположены перпендикулярно одна другой, а на каждой из них с обеих сторон установлены тензорезисторы 7-10, воспринимающие дефор- личина сигнала соответствует разности мацию разного знака. Балка 2 каждого сигналов мостовых схем 11 и 12. Эта луча имеет прямоугольное сечение и величина пропорциональна значению из- расположена параллельно части 5 балки меряемого усилия без влияния крутя- 1, причем часть 6 балки 1 не соприка- щего момента, сает.ся с внутренней поверхностью бал- Q .

ки 2. С обеих сторон на балке 2 уста- Формула изобретения новлены тензорезисторы 7 и 8, воспри-.

нимающие деформацию разного знака. Силоизмеритёльный датчик, содержа- Для измерения усилий без компенсации щий упругий элемент, выполненный из крутящего момента используют мостовую двух одинаковых половин, каждая из схему 11, в противолежащие плечи мое- которых состоит из балок прямоуголь- та которой включены тензорезисторы 7 ного поперечного сечения, лежащих и 8. Для компенсации крутящего момен- в одной плоскости, внутренние концы та используют мостовую схему 12, в балок-обеих половин соединены общими смежные плечИ моста которой включены жесткими центрами, а наружные концы тензорезисторы 9 и 10, воспринимающие балок одной половины жестко соединены деформацию разного знака от крутяще- с соответствующими концами балок другой половины, и тензорезисторы, размещенные на плоскостях балок большей .j площади и включенные в основную мостовую сх.ему, отличающийся

го момента. Для измерения усилий с учетом крутящего момента используют совместное включение мостовьпс схем 11 и 12, как показано на фиг. 5. Выход мостовой схемы 11 подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя 13 - сумматору, а выход

тем, что, с целью повьппения точности за счет компенсации влияния крутящего момента, в него введены сумматор и

MOCTOHOV схемы 1/ чгр(. 1 преобразователь 1А сш нала и абсолютное чмаченш подключен к инвертирующему входу усилителя 13. С выхода усилителя 13 снимают результат измерения.

Силоизмеритёльный датчик работает следующим образом.

На неинвертирующий вход усилителя 13 подается сигнал с выхода мостовой схемы 11. На.выходе усилителя 13 века сигнала на входе. При этом на выходе преобразователя 14 обеспечена положительная полярность сигнала с мостовой схемы 12, который подается инвертирующий вход усилителя 13. личина сигнала соответствует разности сигналов мостовых схем 11 и 12. Эта величина пропорциональна значению из- меряемого усилия без влияния крутя- щего момента, .

тем, что, с целью повьппения точности за счет компенсации влияния крутящего момента, в него введены сумматор и

преобразс ватель сигнала в его абсолютное значение, каждая балка одной из половин упругого элемента выполнена из двух частей, одна из которых сое- динена с жестким центром, плоскости размещения тензорезисторов расположены перпендикулярно одна другой, причем тензорезисторы, плоскости ко

торьк параллельны измеряемой силе, соединены в дополнительную мостовую схему, при этом основная мостовая схема соединена с первым входом сумматора, а дополнительная через преобразователь сигнала в его абсолютное значение - с вторым входом сумматора.

Фиг.1

Ю

6 Выход «.

О О

й/г5

И

дзиеЛ

/////////////////

d

a

f

t

(рие.б

Изобретение относится.к области измерения сил с помощью тензорезис- торных датчиков. Цель изобретения повышение точности за счет компенсз ции крутящего момента. К образцу прикладывают растягивающее усилие через жесткий центр датчика. На выходе мостовой схемы 11 формируется сигнал, пропорциональный величине осевого усилия, а на выходе мостовой схемы 12 - сигнал, пропорциональный величине крутящего момента. На неинвертирующий вход усилителя 13 подается сигнал с выхода мостовой схемы 11. На выходе усилителя 13 величина сигнала будет соответствовать разности сигналов мостовых схем 11 и 12. Эта величина пропорциональна значению измеряемого усилия без влияния крутящего момента. 6 ил. (Л ВыхоЗ 00 сл N3 Ю СЛ сл фиг. 5

Редактор М. Петрова

Составитель В. Годзиковский

Техред А.Кравчук Корректор Г. Решетник

Заказ 5555/37Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4