Тензорезисторный датчик силы

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(23) П Государственный коми Совета Министров СС ло делам изобретении открытий рите 53) УДК 531.781(088.8)32 публикован 30,08,76. Бюллетевания описания(54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЪЙ ДАТЧИК СИЛЫ ажен тензорезисторный ид с частичным вырезом на фиг. 2 - то же, вид Однако в этом дат ного вертикального мающего конца бал цию растяжения-сж накладываются пара ба и сдвига, умень ния. т поступатель- силовосприниную деформаих перемычек ормации изгиность измеречике за сче смещения ки на поле атия рабо зитные деф шающие то Изобретение относится к области силоизмерительной техники и может быть использовано в весо- и силоизмерительных приборах.Известен тензорезисторный датчик силы, содержащий упругий элемент в виде консольной балки с поперечным отверстием у защемленного конца и моста тензорезисторов, размещенных на внутренней поверхности отверстия 2.Однако наличие в зоне расположения тензорезисторов паразитных деформаций изгиба и сдвига уменьшает точность измерений; кроме того, размещение тензорезисторов внутри отверстия, вне зоны максимальных деформаций, снижает чувствительность и усложняет конструкцию датчика.Наиболее близким по конструкции и принципу действия является тензорезисторный датчик силы, содержащий упругий элемент в виде консольной балки с двумя взаимно перпендикулярными поперечными отверстиями у защемленного конца и тензорезисторы (1. Цель изобретения - повышения точности измерения.Цель достигается тем, что в полости, образованной отверстиями, установлен упругий шарнир в виде тонкой ленты, перпендикулярной к продольной оси балки, причем ось вращения шарнира совпадает с осью отверстия, перпендикулярного к направлению измеряемой силы, а база тензорезисторов составляет 0,1 - 0,5 диаметра отверстия, ось которого параллельна направлению измеряемого усилия.На фиг. 1 изобрдатчик силы, общий вконсольной балки;сверху,Тензорезисторный датчик силы состоит из консольной балки 1, выполненной за одно целое с основанием 2. У заделки в балке 1 выполнены поперечное отверстие 3 и отверстие 4, ось которого параллельна направлению измеряемого усилия Р и проходит через точку пересечения продольной оси балки с осью отверстия 3. В зонах наименьшего поперечного сечения 5 размещены тензорезисторы 6 - 9, соединенные по схеме измерительного моста. В балке выполнено также вспомогательное отверстие 10, в котором установлен упругий шарнир, состоящий из двух цилиндров 11 и 12, соединенных тонкой ленточной перемыч526785 74 75 Заказ 2005/5 д159 НИИП пра 7 к 10 одписио ипография, пр. Сапунов кой 13, Цилиндры 11 и 12 жестко связаны с телом балки.Тензорезисторный датчик силы работает следующим образом.Измеряемое усилие Р вь 1 зывает деформацию изгиба в балке 1, т, е, растяжение на верхней и сжатие на нижней плоскостях балки, причем эти деформации максимальны около отверстия 3. Концентратор напряжений - отверстие 4 - перераспределяет деформации таким образом, что на поверхностях балки появляются четко выраженныезоны повышенных деформаций (на чертеже ограничены пунктирными линиями 14 и 15), снаружи от которых деформации резко уменьшаются практически до нуля.При размещении концов решетки тензорезисторов в разгруженных зонах повышается жесткость связи тензорезистора с упругим элементом и уменьшается ползучесть тензорезисторов под нагрузкой. Экспериментально установлено, что расстояние между линиями 14 и 15, равное базе тензорезистора, составляет 0,1 - 0,5 диаметра отверстия 4,Упругий шарнир, обладая минимальной жесткостью на кручение вокруг оси отверстия 3, не препятствует полезной деформации растяжения-сжатия перемычек 5 под действием крутящего момента, вызванного измеряемой силой Р, но, обладая большой жесткостью в направлении, параллельном действию силы Р, препятствует появлению паразитных деформаций изгиба и сдвига перемычек 5, за счет чего и увеличивается точность датчика.5 Формула изобретения Тензорезисторный датчик силы, содержащий упругий элемент в виде консольной бал ки с двумя взаимно перпендикулярными поперечными отверстиями у защемленного конца и тензорезисторы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в полости, образованной отверстиями, уста новлен упругий шарнир в виде ленты, перпендикулярный к продольной оси балки, причем ось вращения шарнира совпадает сосью отверстия, перпендикулярного к направлению измеряемой силы, а база тензорезисто ров составляет 0,1 - 0,5 диаметра отверстия,ось которого параллельна направлению измеряемого усилия. 25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1, Авт, свид.151075, кл. Сз 011. 1/22, 19 б 2. 2. Патент США36028 бб, кл, 338 - 5,30 1971,