Устройство для измерения усилий Советский патент 1976 года по МПК G01L1/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ

1

Изобретение относится к области силоизмерительной техники.

Известные устройства для измерения усилий, содержащие корпус, силопередающий элемент, консольно закрепленный в корпусе пластинчатый пьезоэлемент с обкладками и регистрирующий прибор, не обеспечивают требуемой точности измерения.

В предлагаемом устройстве силонередающий элемент выполнен в виде гибкого стержня калиброванной жесткости, консольно закрепленного в корпусе с помощью подвижной заделки и связанного, например, через призматическую опору, с концом пьезоэлемента, а обкладки пьезоэлемента подключены к входу усилителя, выполненного, например, на МОПтранзисторе.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема; на фиг. 2 и 3 - конструкция устройства.

Пьезоэлемент 1, параллельно которому включен конденсатор 2, компенсирующий изменение его емкости от температуры, связан с гибким стержнем 3, выполненным, например, в виде щупа калиброванной жесткости и выполняющим функцию фильтра ослабления высоких частот. Электрические выводы пьезоэлемента 2 включены на высокоомный вход 4 и общую шину 5 питания электронного усилителя 6.

Усилитель состоит из МОП-транзистора 7, обеспечивающего высокое входное сопротивление зсилителя со стороны затвора, и биполярного транзистора 8. База биполярного

транзистора соединена с истоком МОП-транзистора, коллектор - со стоком, а эмиттер - с клеммой общей шины питания. Питание на коллектор транзистора 8 и сток транзистора 7 подается от плюсовой шины 9 питания через

нагрузочный резистор 10. Между базой транзистора 8 и клеммой общей шины 5 питания включен резистор И.

Резисторы 12 и 13, включенные последовательно между плюсовой и общей шиной питания, образуют делитель напрял ;ения, обеспечивающий необходимый режим смещения на затворе МОП-транзистора 7. Напряжение смещения со средней точки делителя подается через резистор 14 на затвор. На клемму

15 с коллектора транзистора 8 выводится выходное напряжение. Подключение регистрирующего прибора 16 осуществляется между клеммой 15 и клеммой шины питания. Пьезоэлемент 1 одним концом укреплен в

назу кристаллодержателя 17, который винтом 18 соединен с планкой-основанием 19. Другим концом он связан с гибким стержнем 3 при помощи призматической опоры 20. Гибкий стержень 3 свободно проходит через отверстие

призматической опоры 20, приклеенной к концу пьезоэлемента 1. Правый конец гибкого стержня 3 скреплен осью 21 с ползуном 22. Левый конец предназначен для восприятия усилий. Ползунок 22 передвигается по направляющей щели 23 в осцовании 19, меняя тем самым пределы измерения усилий.

Работает устройство следующим образом.

Ползунком 22 устанавливается требуемый предел измерения. К свободному концу гибкого стержня 3 прикладывается измеряемое усилие. Посредством гибкого стержня усилие воздействует на пьезоэлемент 1, деформирует его, вызывая появление напряжения на клеммах 4 и 5. Величина напряжения пропорциональна величине приложенного усилия, которое определяется величиной прогиба свободного конца гибкого стержня 3 и его жесткостью. Напряжение пьезоэлемента преобразуется электронным усилителем 6 и регистрируется прибором 16.

Благодаря выполнению силопередающего элемента в виде гибкого стержня калиброваниI-LJ

ной жесткости, консольно закрепленного в корпусе и связанного с концом пьезоэлемента, и подключению обкладок пьезоэлемента к входу усилителя, выполненного на МОП-транзисторе, уменьшены погрешность измерения статических усилий в условиях высокого уровня вибрационных и импульсных помех.

Формула изобретения

Устройство для измерения усилий, содержащее корпус, силопередающий элемент, консольно закрепленный в корпусе пластинчатый пьезоэлемент с обкладками и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью

повышения точности, силопередающий элемент выполнен в виде гибкого стержня калиброванной жесткости, консольно закрепленного в корпусе с помощью подвижной заделки и связанного, например, через призмати1чеокуюопору, с концом пьезоэлемента, а обкладки пьезоэлемента подключены к входу усилителя, выполненного, например, на МОП-транзисторе.

J3

/