СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ДАТЧИК Советский патент 1972 года по МПК G01L1/22 

Изобретение отиосится к области измерения веса, давлений и сил с помощью тензорезисторных датчиков.

В устройствах для измерения веса давлений и сил используются тензорезисторные датчики силы и давления, включающие в себя силоизмерительный элемент с мостом тензорезисторов, упругие мембраны, защитный корнус, устройства для герметизации и устройства для размещения электрической схемы датчика.

Недостатком существующих силоизмерительных элементов является их больщая чувствительность к поперечным нагрузкам, которая искажает результат измерения и приводит к большим погрешностям.

Целью настоящего изобретения является повыщение точности измерений за счет уменьшения чувствительности к поперечным нагрузкам, возможному перекосу и эксцентриситету линии действия силы, а также увеличение жесткости силоизмерительного элемента и его технологичности.

В предлагаемом датчике силоизмерительный элемент выполнен в виде крестовины из двух взаимно перпендикулярно расположенных рамок, составляющих четыре луча, ис.ходящих из общего жесткого центра, являющегося грузоприемной частью силоизмерителыюго элемента. Каждый луч состоит из двух балок равного прямоугольного сечения, расположенных в параллельных плоскостях и соединенных на внешних концах короткой жесткой перемычкой. Силоизмерительный элемент вынолнен двухзвенным с плоскостью разреза, параллельной плоскостям расположения балок, с последующим соединением звеньев на внешних жестких концах балок, например сваркой, болтами или штифтами. На поверхностях каждой балки устанавливают продольио

по два тепзорезистора, каждый из которых под действием измеряемой силы воспринимает деформацию прогивополОхЖного знака по отношению друг к другу. Тензорезисторы объединены в один или несколько независимых мостов, в каждом плече которых имеется по чегыре последовательно соединенных тензорезистора, расположенных на каждом луче силоизмерительного элемента и воспринимающих деформацию одинакового знака. В соседние илечи моста включены тензорезисторы, деформации которых противоположны по знаку.

Такая конструкция позволяет при максимальной линеаризации характеристики, связывающей выходной сигнал моста и измеряемую

нагрузку, увеличить точность датчика за счет 1 лпяния поперечных сил в результате компенсации их указанным выше расположением тенз(резисторов и включением их в схему, а также зл счет ухменьшения прогибов от измеНИе позволяет улучшить технологию изготовления упругого элемента.

На фиг. 1 - показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - электрическая схема устройства.

Устройство содержит упругий элемент и теизорезисторы. Упругий элемент представляет собой крестовидную рамку из четырех лучей i. Каждый луч состоит из двух балок 2 равного прямоугольного сечения, расположенных в параллельных плоскостях. Балки, лежаш,ие в одной плоскости исходят из обш,его жесткого центра 3 под углом 90° друг к другу. Балки каждого луча, лежащие в параллельных плоскостях, имеют жесткие концы 4, через котомые замыкаются в рамку. Таким образом, упругий элемент представляет собой, например, два скрещенных под углом 90° рамочпых упругих элемента. С целью упрощения технологии изготовления упругий элемент выполняют разрезным из двух звеньев. После наклейки тензорезисторов 5-8 производят сборку звеньев упругого элемента, например, с помощью болтов 9. Это дает возможность производить обработку всех жестких частей на токарном сганке и производить наклейку тензорезисгоров на наружные Я и внутренние В поверхности балок упругого элемента. Тензорезисторы соединены по схеме моста, как показано на фиг. 2. В каждое плечо моста включены последовательно четыре тензорезистора, расположенные по одному на каждом луче и воспринимающие деформацию одинакового знака и равную по величине. Таким образом, под действием паразитных боковых сил и моментов от эксцентриситета и нерекоса линии действия измеряемой СИЛЕЛ происходит перераспределение деформаций в балках. Увеличение паразитной деформацни каждого тензорезистора компенсируется соответствуюнгнм уменьщением деформации нротиволежащего тензорезистора и т. д., включенных в одно плечо моста или в противолежащие плечи.

Тепзорезисторы 7 и 8 наклеены соответственно на невидимой стороне упругого элемента и на фиг. I не показаны.

Предмет изобретения

Силоизмерительный датчик, содержащий упругий элемент с установлен ыд1и на не.м тензорезисторамн, включенными в мостовую схему,

отличающийся тем, что, с целью повыщения

точности, в нем упругий элемент вынолнен в

виде крестовины из двух взаимно перпендикулярно расположенных рамок, составляющих

лучи, исходящие из общего жесткого центра,

ка/кдый из которых состоит из двух расноложенных в нараллельных плоскостях и соединениых на внещних концах короткой жесткой

перемычкой балок прямоугольного сечения с

М11нималь 1ымн размерами по длине.

fuS 1

5 г