Датчик давления Советский патент 1992 года по МПК G01L9/08 

I

/

Использование: изобретение относится к контрольно-измерительной. Цель изобретения состоит в повышении точности измерений. Сущность изобретения: датчик содержит корпус 1, на боковой стенке которого закреплен своей перемычкой электромеханический преобразователь 6 в виде П- образной скобы с двумя параллельными ветвями, концы которых соединены посредством винтов 7 и гаек 8 с жесткими центрами 9 мембран 10, 11, герметично соединенных между собой с образованием анероидной мембранной коробки. Между параллельными ветвями электромеханического преобразователя 6 размещен пьезоэлемент 13, электроды которого подсоединены с помощью проводников 14 к гермовыводам 15. В центре крышки 2 установлен штуцер 16, соединяющий полость 17 датчика с контролируемой средой. Разность давлений в полости датчика и в полости мембранной коробки воспринимается электромеханическим преобразователем 6 и преобразуется в электрический сигнал. 1 ил.

13 6 17 f2

AA.A.x

16 Р

ft

О, 7899 //

XI Х|

(Л СЬ N5 О

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, а именно к устройствам для измерения давления.

Известен датчик давления, содержащий корпус с мембраной, в котором размещены пьезоэлектрический элемент с переходной втулкой, основание, контактирующий с мембраной регулируемый шток, установленный в резьбовом соединении переходной втулки, в которой выполнены сообщающиеся между собой радиальные отверстия и продольные прорези на ее резьбовой поверхности, заполненные фиксирующим материалом.

Известен также датчик давления, содержащий корпусе подводящим штуцером, раз- мещенную в корпусе анероидную мембранную коробку, мембраны которой снабжены жесткими центрами, и электромеханический преобразователь, кинематически связанный с мембранной коробкой,

Недостатком описанного датчика давления является невысокая точность измерений, обусловленная влиянием вибраций.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике давления, содержащем корпус с подводящим штуцером, размещенную в корпусе анероидную мембранную коробку, мембраны которой снабжены жесткими центрами, и электромеханический преобразователь, кинематически связанный с мембранной коробкой, электромеханический преобразователь выполнен в виде П-образ- ной скобы и размещенного между ее параллельными ветвями пьезоэлемента, при этом скоба своей перемычкой жестко закреплена в корпусе, а концами связана с жесткими центрами мембраны.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом.

Датчик содержит корпус 1 с крышкой 2 и эластичной прокладкой 3. На боковой стенке корпуса 1 при помощи винта 4 и гайки 5 жестко закреплен своей перемычкой электромеханический преобразователь 6 в виде П-образной скобы с двумя параллельными ветвями, концы которых соединены посредством винтов 7 и гаек 8 с жесткими центрами 9 мембран 10, 11, герметично соединенных между собой по периметру с образованием анероидной мембранной коробки с замкнутой полостью 12. Между параллельными ветвями электромеханического преобразователя 6 размещен пьезоэлемент 13, электроды которого подсоединены с помощью проводников 14 к гермовыкодам 15, связанным с усиливающим и регистрирующим устройствами (не показаны)

8 центре крышки 2 установлен штуцер 16, соединяющий полость датчика 17 с контролируемой средой. Крышка 2 завинчивается винтами 18.

Датчик работает следующим образом,

Датчик устанавливается в контролируемой среде, а именно в пневмосистеме для измерения давления воздуха (например, при подаче пневмокоманды в штамп для

0 осуществления контроля наличия или правильности укладки листовых заготовок в роботизированном комплексе), В исходном положении полость датчика 17 заполнена воздухом под атмосферным давлением, а в полости мембранной коробки 12 воздух раз5 режен. В результате разницы удельных давлений воздуха снаружи и внутри мембранной коробки на внешние поверхности мембран 10, 11 действуют силы, направленные навстречу друг другу и стремящиеся

0 сблизить поверхности мембран 10, 11.

Электромеханический преобразователь 6, соединенный своими параллельными ветвями с жесткими центрами 9 мембран 10, 11, препятствует сближению мембран

5 10, 11 и воспринимает силы, пропорциональные разности давлений и эффективной площади мембран 10, 11, пьезоэлемент 13 при этом находится в исходном положении в поджатом состоянии. Сила предвари тель0 ного поджатия зависит от разности давлений в полости датчика 17 и полости мембранной коробки 12 и геометрических размеров и упругих свойств элементов цепи: мембраны 10, 11 - электромеханический

5 преобразователь 6 - пьезоэлемент 13.

При подаче давления Р через штуцер 16 происходит увеличение разности давлений в полости датчика 17 и полости мембранной коробки 12, Пропорционально увеличива0 ются силы сжатия мембран 10, 11, встречно направленные и воспринимаемые концами связанного с ними электромеханического преобразователя 6. Пропорционально увеличивается сила сжатия пьезоэлемента 13,

5 в результате чего происходит его деформация и на его обкладках возникает заряд, пропорциональный приложенной силе, а следовательно поданному давлению, который передается посредством проводников

0 14 к гермовыводам 15 и далее через усилитель к регистрирующему устройству (не показаны).

При уменьшении измеряемого давления Р уменьшается сила сжатия пьезоэле5 мента 13, в результате регистрируется уменьшение выходного сигнала датчика,

В процессе работы датчик воспринимает вибрации машины, которые компенсируются электромеханическим преобразователем б.

Вибрации действуют на концы электромеханического преобразователя 6 с равными силами и в одном направлении от плоскости его симметрии АА. вызывая синхронные колебания его концов относительно этой плоскости, причем векторы виброперемещений совпадают по направлению. При этом пье- зоэлемент 13 также совершает очень незначительные колебания вместе с электромеханическим преобразователем 6 относительно корпуса датчика 1, однако ввиду того, что он закреплен между параллельными ветвями П-образного электромеханического преобразователя 6, он не испытывает деформации сжатия под действием вибрации, в результате чего выходной сигнал не изменяется. Экономический эффект от внедрения изобретения состоит в повышении точности измерений за счет компенсации вибраций, воспринимаемых П-образным электромеха0

5

0

нимеским преобразователем, жестко связанным с центрами мембран, и в результате размещения чувствительного элемента в зоне отсутствия влияния деформации сжатия.

Формула изобретения Датчик давления, содержащий корпус с подводящим штуцером, размещенную в корпусе анероидную мембранную коробку, мембраны которой снабжены жесткими центрами, и электромеханический преобразователь, кинематически связанный с мембранной коробкой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, электромеханический преобразователь выполнен в виде П-образной скобы и размещенного между ее параллельными ветвями пьезоэле- мента, при этом скоба своей перемычкой жестко закреплена в корпусе, а концами связана с жесткими центрами мембран.