Тензорезисторный датчик силы Советский патент 1983 года по МПК G01L1/22 

Изобретение относится к силоизмёрительной технике.

Известен датчик с тензорезисторами, размещенными в зонах равномерных деформаций, получаемых за счет применения в качестве балок консолей равного сопротивления изгибу ClJ.

Недостатками этого датчика- являются сложность изготовления и значительные габаритные размеры на Но1грузки 5-10 тс.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является силоизмерительный датчик, содержащий упругий элемент, выполненный в виде: двух жестко соединенных по концам балок, на поверхностях которых расположен мост тензорезисторов 2.

Недостаток известного датчика заключается в том, что технология изго.товления его достаточно сложна.

Цель изобретения - упрощение технологии изготовления.

Указанная цель достигается тем, что мост тензорезисторов выполнен в форме замкнутой рамки и расположен на боковой поверхности упругого элемента, при этом мост содержит две низкоомные перемычки, размещенные на нёдеформируемых участках боковой поверхности упругого элемента, а продольные оси тензорезисторов расположен параллельно продольным осям балок.

На фиг.1 показан датчик-с мостом тензорезисторов в форме рамки, расположенной вдоль внутренней границы. боковой поверхности, вид спереди, на фиг.2 - датчик с рамкой, расположенной вдоль наружной границы боковой

10 поверхности, общий вид; на фиг.3 схема нагружения одной из балок сосредоточенной нагрузкой и эпюра изгибающих напряжений по длине балок.

Тензорезисторный датчик силы со15держит упругий элемент, например, из полупроводникового кремния п-типа проводимости, выполненный в виде двух балок 1,2 равного сечения, жестко соединенных по концам. На боковой

20 поверхности упругого элемента расположен мост, состоящий из четырех (R.Rij.R3,) тензорезисторов, выполненный в форме замкнутой рамки 3 из . полупроводникового кремния р-типа

25 проводимости. Продольные- оси тензорезисторов расположены параллельно продольным осям балок вдоль внутренней или наружной границы боковой поверхности. К контактным площадкам 4, вы30полненным заодно целое с тензорезийторами, присоединены электрические выводы 5. Мост тензорезисторов содержит две низкоомные пepe 1ычки 6, размещенные на недеформируемых участках боковой поверхности упругого элемента.

Датчик работает следующим образом

При воздействии измеряемого усилия F в балках возникают знакопеременные поля деформации, при этом транзисторы, расположенные в соседних плечах моста, воспринимают деформацию разного знака, а контактные площадки,расположенные в зонах изменения знака деформации (где значения деформаций близки к нулю)i имеют минимальную ползучесть. Мост тензорезисторов преобразует деформацию в электрический сигнал, пропорциональный измеряемому усилию F, который далее поступает на вторичный прибор.

Силоизмерительный датчик позволяет за счет расположения моста тензорезисторов на боковой поверхности упругого элемента и выполнения моста тензорезисторов в форме замкнутой. рамки значительно упростить техноло.гию изготовления датчиков и использовать групповые методы. Групповые методы изготовления позволяют повысить качество, воспроизводимость метрологических характеристик и надежность датчиков.

Формула изобретения

Тензорезистор.ный датчик силы, содержащий Упругий элемент, выполненный в виде двух жестко соединенных по концам балок, на поверхностях которых расположен мост тензорезистоj5oB, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления, мост тензорезисторов выполнен в форме замкнутой рамки и расположен на боковой поверхности упругого элемента, при этом мост содержи две низк1оомные перемычки, размещенные на недеформируемых участках боковой прверхности упругого элемента, ъ. продольные оси тензорезисторов расположены параллельно продольным осям балок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

.1. Годзиковский В.А. Упругие элементы тензорезисторных датчиков силы. М. , 1976, с. 26-27, рис. Юг .

2. Авторское свидетельство СССР № 189186, кл. G 01 L 1/22, 22.07.65 (прототип).

Ып-ТИП

.

U3Z

Sip-ГИП

фиг.З