УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ Советский патент 1969 года по МПК G01L1/14 

Известлые устройства для измерения усилий, содержащие возбуждающую и выходные обмотки, магнитопровод, балансировочное сопротивление, емкости, выпрямительные вентили и показывающий или регистрирующий прибор, не позволяют увеличить чувствительность и повысить точность измерения в щироком диапазоне измеряемых усилий.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в нем обмотка возбуждения установлена симметрично по отнощению к выходным обмоткам, расположенным во взаимно перпендикулярных плоскостях и соединенным по дифференциальной схеме, в плечи которой включены выпрямительные вентили и балансировочное сопротивление, к которому подключен показывающий или регистрирующий прибор.

На фиг. 1 дана схема расположения обмоток и векторная диаграмма . индукций для ненагрул :енного датчика; на фиг. 2 - векторная диаграмма индукций при приложении к датчику измеряемого усилия; на фиг. 3 показан один из возможных вариантов принципиальной схемы включения предлагаемого устройства.

выпрямительных вентилей 6 vi 7, переключателя 8 и регистрирующего прибора 9.

Выходные обмотки пропущены в отверстия магнитопровода и расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Обмотка 3 расположена параллельно направлению действия приложенного усилия, а обмотка 2 - перпендикулярно к нему и к обмотке 3.

Обмотки 2 -я 3 соединены по дифференциальной схеме, в каждое плечо которой включен выпрямительный вентиль 6, 7. Общая точка этих обмоток соединена со средней точкой балансировочного сопротивления 5, служащего для установки нуля. В цепь одной из обмоток, например 2, включен переключатель 8, служащий для изменения направления постоянного тока.

При подаче на возбуждающую обмотку ненагруженного датчика переменного напряжения вектор магнитной индукции, создаваемой возбуждающей обмоткой, направлен перпендикулярно плоскости этой обмотки, а с плоскостями обеих выходных обмоток образует одинаковый угол. Благодаря этому в обеих выходных обмотках наводятся э.д.с., величины которых определяются напряжением, приложенным к обмотке возбуждения, и соотношением чисел витков возбуждающей и выходных обмоток. При этих условиях

э.д.с. обеих обмоток будут равны, если равно количество витков в каждой выходной обмотке.

Величина э.д.с. выходных обмоток выбирается такого значения, которое обеспечивает работу выпрямительных вентилей на линейном участке их вольтамперной характеристики.

Когда измеряемое усилие paiBHO нулю, через электрическую нагрузку датчика (регистрирующий прибор 9) проходят токи, равные по величине и противоположБые по направлению. Результирующее воздействие при этом на пр.ибор 9 также равно нулю.

При приложении к магнитопроводу измеряемого усилия происходит изменение его магнитной проницаемости в различных направлениях таким образом, что в направлении, совпадающем с направлением приложенного усилия, магнитная проницаемость уменьшается, а в направлении, перпендикулярном направлению усилия,-увеличивается. Это приводит к повороту вектора магнитной индукции и изменению величин его составляющих, что, в свою очередь, обусловливает уменьшение э.д.с., наводимой в обмотке 3, и увеличение э.д.с. в обмотке 2. Соответственно изменяются величины постоянных токов, протекающих через регистрирующий прибор 9. Один из них увеличивается, а другой уменьшается. Это эквивалентно протеканию через прибор одного тока, величина которого равна разности токов, создаваемых обеими плечами схемы. Показания прибора однозначно определяются величиной этого эквивалентного тока и, тем самым, величиной измеряемого усилия, приложенного к торцу магнитопровода. В данном случае ток измерительного прибора изменяется линейно при изменении усилия от нуля и до предельных значений, определяемых механическими параметрами магнитопровода, т. е. имеет одинаковую чувствительность по в.сему рабочему диапазону, начиная с малых величин усилий.

При изменении питающего напряжения, приложенного к возбуждающей обмотке 1, э.д.с. выходных обмоток 2 и 5 меняется в равной степени. Поэтому описываемое устройство

имеет меньшую погрешность, обусловленную колебаниями питающего напряжения, чем известные. Нулевая же точка выходной характеристики не смещается в случае изменения величины питающего напряжения в несколько раз.

В устройстве упрощена установка нуля, которая осуществляется с помощью переменного сопротивления 5, включенного параллельно

прибору 9. Средняя точка этого сопротивления соединяется с общей точкой выходных обмоток 2 и 3, что исключает необходимость применения специального источника стабильного напряжения.

Для изменения направления включения одного из выпрямительных вентилей, например 6, на противоположное применен переключатель 5, который на фиг. 3 показан в рабочем положении.

При изменении направления выпрямительного вентиля 6 путем переключения токи, протекающие через регистрирующий прибор, будут складываться, и их сумма не будет зависеть от измеряемого усилия.

Это дает возможность контролировать нуль устройства, не снимая с него измеряемое усилие, что необходимо в некоторых технических случаях.

Предмет изобретения

Устройство для измерения усилий, содержащее возбуждающую и выходные обмотки,

магнитопровод, балансировочное сопротивление, емкости, выпрямительные вентили, переключатель и показывающий или регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения

точности измерения, в нем обмотка возбуждения установлена симметрично по отношению к выходным обмоткам, расположенным во взаимно перпендикулярных плоскостях и соединенным по дифференциальной схеме, в

плечи которой включены выпрямительные вентили и балансировочное сопротивление, к которому подключен показывающий или регистрирующий прибор.

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

иг.1 измеряемое усилив

ГГПГГГГ

Фиг.З