Силоизмерительное устройство Советский патент 1992 года по МПК G01L1/14 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в весост- роении и силоизмерительной технике.

Известен емкостный датчик силы с мембранным упругим элементом и дифферен- циальным емкостным преобразователем перемещений.

Недостатком данного датчика является уменьшение его чувствительности из-за влияния емкости кабеля, величина которой соизмерима с емкостью самого преобразователя. При этом возникают дополнительные погрешности измерения за счет изменения емкости кабеля, например, в результате температурного воздействия или механического перемещения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является тензорези- сторный датчик силы, содержащий размещенный в корпусе упругий элемент, выполненный в виде тела вращения и содержащий силовводящую и опорную части, сопряженные с несущим кольцом, на концентрических выступах которого размещены тензорезисторы, цилиндрическими оболочками, каждая из которых образована парой направленных противоположно одна другой соосных проточек, причем силовво- дящая часть соединена с корпусом мембраной. Преимуществами этого датчика являются его осесимметричность и уменьшение габаритных размеров.

К недостаткам известного датчика относятся погрешности измерений от наличия сухого трения между проволокой тензоре- зистора и поверхностью подрезисторного кольца, а также в зоне контакта упругого элемента с корпусом датчика от провисания проволоки тензорезисторов.

Цель изобретения - повышение точно- сти измерений.

В сравнении с прототипом в предлагаемом .силоизмерительном устройстве упругий элемент выполнен в виде П-образного кольца, разрезанного по радиусу на сегмен- ты, внутренним диаметром связанного с си- ловводящим элементом, а наружным - с опорным элементом, который выполнен в виде кольцевой призмы, связанной с корпусом, а измеритель деформации выполнен в виде дифференциального емкостного датчика, два электрода которого закреплены на опорном элементе; а третий - на силовводя- щем, и преобразователя емкости в аналоговый сигнал. Преобразователь емкости в аналоговый сигнал размещен в корпусе си- лоизмерительного устройства и выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, усилителя и синхронного детектора, при этом потенциальные электроды дифференциального емкостного датчика подключены к генератору прямоугольных импульсов, токовый электрод - к усилителю напряжения, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора, соединенного вторым входом с генератором прямоугольных импульсов. Благодаря наличию этих признаков отсутствуют погрешности от сухого трения, поскольку измерения деформации осуществляются бесконтактным методом, уменьшаются погрешности силоввода и погрешности из-за влияния соединительных проводов, т.е. повышается точность измерения.

На фиг.1 представлено предлагаемое силоизмерительное устройство; на фиг.2 - тоже, вид сверху; на фиг.З- схема преобразователя емкости в аналоговый сигнал.

Силоизмерительное устройство содержит упругий элемент 1, силовводящий 2 и опорный 3 элементы, токовый электрод 4, установленный на силовводящем элементе, потенциальные электроды 5 и б емкостного дифференциального датчика, закрепленные на опорном элементе, и преобразователь 7 емкости в аналоговый сигнал. Потенциальные электроды 5 и 6 емкостного дифференциального датчика подключены к выходу генератора 8 прямоугольных импульсов, а токовый электрод 4 датчика подключен к усилителю 9 напряжения, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора 10, второй вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов.

Силоизмерительное устройство работает следующим образом.

Осевое усилие F, приложенное к сило- измерительному устройству, деформирует упругий элемент 1, что вызывает осадку устройства. Зазор между электродами 4 и 6 уменьшается, а между электродами 4 и 5 - увеличивается. Полученная в результате этого разность падений напряжений на емкостях электродов поступает на усилитель 9, а с него - на первый вход синхронного детектора 10, на другой вход которого поступает напряжение управления от генератора 8 прямоугольных импульсов. Унифицированный выходной сигнал синхронного детектора (значением 0-10В)подается на стандартный цифровой вольтметр.

Формул а изо бретени я 1. Силоизмерительное устройство, содержащее размещенный в корпусе осесим- метричный упругий элемент, силовводящий

и опорный элементы и измеритель деформации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, упругий элемент в виде П-образного кольца, разрезанного по радиусу на сегменты, внутренним диаметром связанного с силовводящим элементом, а наружи ым-с опорным элементом, который выполнен в виде кольцевой призмы, связанной с корпусом, а измеритель деформации выполнен в виде дифференциального емкостного датчика, два электрода которого закреплены на опорном элементе, а третий - на силовводящем, и преобразователя емкости в аналоговый сигнал.

0.

5

2. Устройство по п.1, от л и ч а ю щ е е- с я тем, что, преобразователь емкости в аналоговый сигнал размещен в корпусе и выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, усилителя напряжения и синхронного детектора, при этом потенциальные электроды дифференциального емкостного датчика подключены к генератору прямоугольных импульсов, токовый электрод - к усилителю напряжения, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора, соединенного вторым входом с генератором прямоугольных импульсов.

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит размещенные в корпусе упругий элемент 1, выполненный в виде П-образного кольца, разрезанного по радиусу на сегменты, внутренним диаметром связанного с силовводя- щим элементом 2, а наружным -. с опорным элементом 3, который выполнен в виде кольцевой призмы, связанной с корпусом, измеритель деформации, выполненный в виде дифференциального емкостного датчика, два потенциальных электрода 5 и 6 которого закреплены на опорном элементе, а третий токовый 4 - на силовводящем, и преобразователь емкости в аналоговый сигнал, который выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, усилителя напряжения и синхронного детектора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

«г. 2.