Устройство для измерения усилий Советский патент 1979 года по МПК G01L1/08 

I

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления для преобразования усилия в электрический сигнал.

Известное устройство для измерения усилий, содержащее упругий элемент в виде ферромагнитного сердечника с двумя обмотками, одна из которых подключена к источнику переменного тока, а вторая - к измерительной схеме, не обеспечивает требуемой точности измерения 1.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения усилий, содержащее упругий элемент с верхним и нижним основаниями, связанный с ферромагнитным сердечником, на котором расположены перемагничивающая катушка, соединенная с источником переменного тока, и измерительная катушка, связанная с регистрирующей аппаратурой, включающей последовательно соединенные усилитель, фильтр верхних частот, детектор, фильтр нижних частот 2.

К недостаткам известного устройства относится низкая точность измерения усилий.

Цель изобретения заключается в повыщении точности измерения.

Это достигается за счет того, что в предлагаемое устройство введены соленоид, мембрана, расположенная над соленоидом, источник эталонного напряжения и управляемый источник постоянного тока, выход которого подключен к соленоиду, первый вход соединен с выходом источника эталонного напряжения, а второй - с выходом фильтра нижних частот, при этом соленоид установлен на нижнем основании упругого элемента, а ферромагнитный сердечник выполнен в виде цилиндрической подложки с тонкой магнитной пленкой, один конец которой жестко связан с мембраной, а второй - с верхним основанием упругого элемента.

На чертеже представлено описываемое устройство, содержащее упругий элемент I с верхним и нижним основаниями, ферромагнитный сердечник 2 с перемагничивающей 3 и измерительной 4 катушками, источник 5 переменного тока, подключенный к перемагничивающей катущке 3, и регистрирующую аппаратуру, включающую в себя последовательно соединенные усилитель 6, фильтр

: а8ьвйг й1 Е Ш: г4 - :;г-Ейй.1с

7 верхних частот, Детектор 8 и фильтр 9 нижних частот. Вход усилителя соединен с измерительной катушкой 4. Кроме того, в устройстве имеются соленоид 10, установленнь 1Й на нижнем основании упругого элемента 1, мембрана 11, расположенная над соленоидом 10, источник 12 эталонного напряжения и управляемый источник 13 постоянного тока, вйход которого подключен к соленоиду 10, первый вход соединён с Sbixoдом источника 12, второй вход соединен с

.-выходом фильтра 9. Ферромагнитный сердечник 2 выполнен в виде цилиндрической подложки с тонкой магнитной пленкой, одним концом жестко связан с мембраной 11, а вторым - с верхним основанием упругого элемента 1.

Предположим, что измеряемое усилие Р О . Источник переменного тока создает в ферромагнитном сердечнике 2 периодически изменяющееся поле, сердечник перемагничивается, и в измерительной катушке 4 индуцируется ЭДС, поступающая на вход усилителя 6. Фильfp 7 уменьшает величину паразитной периодической помехи. Далее сигнал детектируется детектором 8 и сглажи вaeтcя фильтром 9. В источнике 13 постоянного тока предусмотрено сравнение напряжений. В частности, выходной ток источника пропорционален разности выходного напряжения управляемого источника 12 постоянного тока и фильтра 9. При усилии Р О эталонное напряжение устанавливается несколько большим напряжения с выхода фильтра 9. Источник 13 постоянного тока при этом создает в соленоиде 10 ток

.определенной величины, мембрана 11 притягивается, к соленоиду и в ферромагнитном сердечнике 2 создается некоторое начальное усилие. Устройство находится в устойчивом состоянии, так как обратная связь отрицательная (при увеличении напряжения в ферромагнитном сердечнике 2 ЭДС на входе усилителя также возрастает).

При Р э О верхнее основание упругого элемента 1 перемещается относительно нижнего, вследствие чего напряжение в сердечнике уменьшается, а следовательно, уменьшается и ЭДС на входе усилителя. Последнее приводит к уменьшению напряжения на

- выходе фильтра 9 и далее - к увеличению

662826

йЬ1ходногр т6ка источника 13 постоянного тока. Ввиду увеличения тока в соленоиде 10 мембрана притягивается к нему с возросшим усилием, увеличивая напряжение в ферромагнитном сердечнике 2. Процесс продолжается до тех пор, пока напряжение в сердечнике не достигнет значения, близкого к напряжению при Р О, Таким образом, в данном устройстве сердечник практически является элементом сравнения. Выполнение ферромагнитного сердечника в виде цилиндрической подложки с тонкой магнитной пленкой обеспечивает высокую чувствительность к механическим напряжениям.

Формула изобретения

Устройство для измерения усилий, содержащее упругий элемент с верхним и нижНИИ основаниями, связанный с ферромагнитным сердечником, на котором расположены перемагничивающая катущка, соединенная с источником переменного тока, и измерительная катущка, связанная с регистрирующей аппаратурой, включающей последовательно соединенные усилитель, фильтр верхних частот, детектор, фильтр нижних частот, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены сапеноид, мембрана, расположенная над соленоидом, источник эталонного напряжения и управляемый источник постоянного тока, выход которого подключен к соленоиду, первый вход соединен с выходом источника эталонного напряжения, а второй - с выходом фильтра нижних частот, при этом соле-. ноид установлен на нижнем основании упрутого элемента, а ферромагнитный сердечник выполнен в виде цилиндрической подложки с тонкой магнитной пленкой, один конец которой жестко связан с мембраной, а второй - с верхним основанием упругого элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции № 2070246, кл. G 01 L 1/00, 1970.

2. Патент США № 3427872, 73-141 1969.