Датчик силы Советский патент 1979 года по МПК G01L1/22 G01L1/04 

(54) ДАТЧИК СИЛЫ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в весои силоизмерительной технике.

Известны датчики силы и веса, содержащие звездообразные упругие элементы, ребра которых с расположенными на них тензорезисторами опираются на основание 1.

Эти датчики не обеспечивают требуемой .точности измерения, что обусловлено отсутствием их защищенности от действия неизмеряемых нагрузок и малой жесткостью, вследствие использования для измерения силы деформации изгиба и чувствительного элемента, приводящей к его значительным оеремещениям под нагрузкой и, следовательно, к появлению паразитных сил и деформаций, снижающих точность измерения.

Известен также датчик силы, содержащий симметричный упругий элемент, расположенный между двумя стержневыми опорами с держателями 2.

Это устройство имеет более высокую точность измерения, благодаря симметричности конструкции и тому, что его чувствительный элемент работает на сдвиг.

Однако и в нем влияние неизмеряемых нагрузок не устранено.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению датчик, содержащий упругий элемент с радиальными утопленными в средней части ребрами, концы которых жестко связаны с цилиндрическим основанием, а тензорезисторы, расположенные в утопленной части ребер, воспринимают деформацию сдвига 3.

Однако и этот датчик не обеспечивает требуемой точности измерения, вследствие недостаточной его защищенности от осевого крутящего момента.

Цель изобретения - повыщение точности измерения.

Это достигается тем, что упругий элемент датчика выполнен в виде двух расположенных под прямым углом и навстречу друг другу П-образных элементов, боковые стержни каждого из которых соединены с силоприемными опорами пластинами, перпендикулярными продольной оси датчика, и с основаниями другого П-образного элемента ребрами, параллельными оси.

На чертеже изображен предлагаемый датчйк. ---Он содержит соочшие сйлопр№Мные опоры 1, два П-образных упругих элемента, основания 2 каждого из которых при помощи ребер 3 с укрепленными на них тензорезисторами 4 соединены с боковыми стержнями 5 другого П-образного элемента, а концы боковых стержней 5 соединены пластинами 6 со стержневыми опорами 1.

Датчик работает следующим образом.

Измеряемое усилие Р прикладывается к стержневым опорам 1 и соответственно к основаниям 2 П-образных элементов. Вследствие жесткой связи радиальных ребер 3 с основанием и боковыми стержнями 5 противоположных упругих Элементов в ребрах 3 возникает деформация сдвига, что воспринимается тензорезисторами 4, расположенными под углом + 45° к продольной оси датчика.

Расположение тензорезисторов углом + 45° к продольной реи датчика на каждом ребре 3 обусловлено тем, что прй приложении измеряемого усилия на ребрах возникает сдвиговое напряжение, в результате чего рещетка тензорезистора воспринимает, Например, cжи faIbщee напряжение, а решетка, закрепленная под углом 45° в противоположном направлении от оси датчика, воспринимает растягивающее напряжение. Тензорезисторы соединены по мостовой схеме, которые преобразуют деформацию сдвига в электрический сигнал, пропорциональный измеряемой силе... , . . ....:.

Поскольку пластины 6 обладают наибольшей жесткостью вдоль плоскостей своего расположения и наименьшей жесткостью в направлении перпендикулярном своим плоскостям, они, не снижая чувствительности

664058

датчика, вместе с тем исключают взаимное перемещение упругих элементов во всех направлениях, кроме одного - вдоль продольной оси датчика, максимально снижая влияние паразитных сил от крутящего момента, что и обуславливает повыщение точности измерения.

Этому же способствует и симметричность конструкции упругого элемента датчика, так как при этом обеспечивается максимальная минерризация его градуировочной характеристики преобразования.

Формула изобретения

Датчик силы, содержащий силоприемные опоры и упругий элемент с радиальными ребрами, на которых закреплены . тензорезисторы, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения путем уменьшения влияния неизмеряемых нагрузок, упругий элемент в виде двух расположенных под прямым углом и навстречу друг другу П-образных элементов, боковые стержНй каждого из которых соединены с силоприемными опорами пластинами, перпендикулярными продольной оси датчика, и с основациями другого П-образного элемента ребрами,параллельными оси.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3. Авторское свидетельство СССР № 537267, кл. G 01 L 1/22, 1976.