Тензометрический преобразователь усилий в электрический сигнал Советский патент 1989 года по МПК G01L1/04 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к первичным преобразователям усилий или давлений в электрический сигнал.

Пелью изобретения является повышение чувствительности преобразователя.

На чертеже изображена конструкция тензометрического преобразователя усилий в электрический сигнал.

Тензометрический преобразователь содержит упруг ий элемент 1 с цилиндрической рабочей поверхностью (кольцевая баночка). На его диаметрально крайних точках цилиндрической поверхности установлены упор 2 для закрепления упругого элемента 1 на опоре

(основании) и упор 3 приложения измеряемых усилий к упрух ому элементу 1 .

На ynpyi OM элементе 1 типа кольцевой балки при приложении усилия перпендикулярно образующей это1 о кольца всегда существуют четыре участка (зоны) наименьшей деформации кольца, в которых осуществляется смена знака деформации (от растяжения к сжатию и наоборот). В этих зонах установлено по одной стойке 4 для удержания обмоток 5 из тензочувствительного микропровода, навиваемых по одной вокруг пары соседних стоек, концы которых выведены на контактные площадки 6 и электрически закреплены на них.

Полученные таким образом четыре обмотки 5 образуют четырехплечий тен- зометрический мост. Стойки 4 выполнены конусными и усеченной вершиной закреплены на поверхности чувствительного элемента 1, при этом диаметр окружности в усеченном конусе не должен превышать 2/3 ширины кольцевой балоч- ки. Такое ограничение связано с тем чтобы исключить действие краевых эффектов на обмотку тензорезистора.Конусность радиальных стоек 4 необходи- ма для удержания наматываемой оболочки тензорезистора до ее закрепления связующими, кроме того, при намотке витки соскальзывают к узкому основанию, что при использовании микропрово да позволяет выполнить витки практически одной штины и, как следствие, выполнить тензорезисторы одинаковыми по сопротивлению даже при намотке каждого тензорезистора большим коли- чеством витков.

Устройство работает следующим образом .

При воздействии вертикальнох О усилия на упор 3 упругий элемент 1; на- чинает менять свою форму от строх ой окружности до эллипса, меньшая ось (а при растяжении большая) которого проходит через упор 3 и закрепленный на неподвижном основании упор 2. При этом две тензорезисторных противолежащих обмотки 5 начинают работать на растяжение, а две других - на сжатие обеспечивая, таким образом, выходной си1 нал , пропорциональный приложенно- му усилию.

Усилие как давление может передаваться на упор 3 и через мембрану, сильфон.

5 0 5

О 5 0

5

Наличие выпуклости поверхности,на которой находится тензометрический провод обратного конуса обеспечивает прилегание провода к деформируемой поверхности кольца. Использование при намотке микропровода позволяет получить высокоомный мост при относительно небольшом количестве витков и существенно повысить напряжение питания.

Использование каждой стойки для создания и закрепления двух секций упрощает конструкцию преобразователя.

Покрытие наружной поверхности преобразователя тензометрическим цементом приводит к повьш1ению метрологических свойств и надежности изделия.

Формула изобретения

Тензометрический преобразователь усилий в электрический сигнал, содер- жашлй упругий элемент с цилиндрической рабочей поверхностью, проволочный тензорезистор, намотанный с предварительным натягом на поверхность ynpyr oi o элемента и электрически подсоединенный к токопроводам, силовос- принимающие упоры, расположенные на диаметрально противоположных участках цилиндрической поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены радиальные стойки, выполненные в виде усеченных конусов и установленные усеченной вершиной на внешней поверхности упругого элеменп та в зонах его минимальной деформации, а тензорезистор выполнен в виде мног овитковой микропроволочной обмотки, намотанной вокруг каждой пары соседних радиальных стоек, причем обмотки в каждой паре соединены в тензометрический измерительный мост.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к преобразователям усилий или давлений в электрический сигнал. Целью изобретения является повышение чувствительности преобразователя. Преобразователь выполнен в виде цилиндрического упругого элемента 1. На его диаметрально крайних точках установлены упор 2 и упор 3 для приложения усилий, приложенных к упругому элементу 1. При приложении вертикальной силы к упорам упругий элемент меняет свою форму от строгой окружности до эллипса. При этом тензорезисторные обмотки 5, закрепленные на конусных стойках 4, начинают работать на растяжение, а две другие - на сжатие. При этом обеспечивается выходной сигнал, пропорциональный приложенному усилию. Наличие выпуклости упругого элемента, на котором находится тензометрический провод, и наличие обратного конуса обеспечивают более плотное прилегание провода к деформируемой поверхности кольца. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.