Емкостный измеритель силы Советский патент 1991 года по МПК G01L1/14 

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике и может применяться в устройствах для измерения сил в машинах, а также для контроля силового взаимодействия человека с ручным механизированным инструментом.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема измерителя; на фиг. 2 - график зависимости силы от перемещения; на фиг, 3 - график зависимости силы от емкости.

Емкостный измеритель силы (фиг. 1) содержит основание 1, цилиндрические винтовые пружины 2 и 3 и наружный электрод, состоящий из двух связанных между собой нижней 4 и верхней 5 частей. При этом пружина 2 и нижняя часть 4 корпуса изготовлены из токопроводящего материала и выполняют функции соответственно внутреннего и наружного электррдов. Пружина 2 установлена в корпус с предварительным натягом, прижимая к упорам 6, имеющимся на внутренней поверхности верхней части 5 корпуса, пластину 7. С наружной стороны к пластине 7 прикреплен второй упругий элемент 3, верхний свободный конец которого связан с измерительным наконечником 8. Основание 1, верхняя часть 5 корпуса, упоры 6 и пластина 7 изготовлены из токонеп- роводящего материала. Сила предварительного натяга Ро пружины 2 регулируется путем навинчивания (свинчивания) верхней части 5 корпуса на нижнюю 4. Фиксация взаимного положения верхней и нижней частей корпуса осуществляется с помощью гайки 9.

Емкостный измеритель силы работает следующим образом.

При приложении измеряемого усилия Р к наконечнику 8 сначала (при Р Ро, где Р0 - усилие предварительного натяга пружины 2) деформируется трлькр упругий элемент 3 жесткостью Kt KI. При этом емкость Со измерительного конденсатора, образованного пружиной2 и нижней частью 4 корпуса, не меняется (фиг. 3), поскольку остается неизменным взаимное расположение наружного 4 и внутреннего 2 электродов. Поэтому усилия Р, меньшие Р0, устройством не замеряются, величина порогового усилия Ро заранее выставляется в зависимости от предполагаемого диапазона изменения контролируемой силы Р (путем навинчивания верхней части цилиндра на нижнюю). По достижении приложенной силой Р

значения Ро и превышении этого значения (Р Ро) начинает деформироваться пружина 2 жесткостью Кг, все более углубляясь внутрь наружного электрода 4. При этом рабочая площадь внутреннего электрода

(площадь витков пружины 2, находящихся внутри наружного электрода 4) возраста- ет.что приводит к увеличению контролируе- мого параметра - емкости С измерительного конденсатора. По измеренному значению емкости С определяют приложенное к наконечнику 8 усилие Р (фиг. 3). Формула изобретения 1. Емкостный измеритель силы, содержащий основание, соединенное механически с наружным кольцевым цилиндрическим электродом, внутренний электрод, изоляционную пластину, упругий элемент, механически связанный с силовво- дящим элементом, отличающийся тем,

что, с целью повышения чувствительности, основание выполнено изтоконепроводяще- го материала, внутренний электрод выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины, остановленной с натягом между

основанием и изоляционной пластиной, механически контактирующей с упругим элементом и с выполненными на наружном кольцевом цилиндрическом электроде упорами.

2. Измеритель по п. t, от л и ч аю щи й- с я тем, что наружный электрод выполнен в виде токопроводящего и изоляционного кольцевых цилиндров, связанных между собой резьбовым соединением, причем токопроводящий цилиндр закреплен на основании, а упоры выполнены на изоляционном цилиндре.

О

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения усилий. Целью изобретения является повышение чувствительности. Цель достигается тем. что токонепроводящее основание 1 связано с токопроводящим цилиндрическим электродом 4, соединенным механически с изоляционным цилиндром 5, на котором расположены упоры 6. К ним поджата с помощью зитой цилиндрической пружины 2 пластина , с которой механически связан упругий элемент 3. Цилиндрическая пружина 2 и электрод 4 являются электродами емкостного преобразователя, емкость которого пропорциональна измеряемой силе, приложенной к упругому элементу 3. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л с о ю Ч) со

Фиг. 2

Фиг. 3