Преобразователь механических усилий
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1425481
Автор: Завершинский
Текст
(19) (1 0 4 б 01 1 1 16 9 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ морфный пьезоэлемент 2 (БПЭ). Импульс от шины 15 запуска устанавливает триггер 10 в единичное состояние. Открывается схема 16 совпадения и размыкается ключ 14.При этом тактовые импульсы от генератора 13 проходят на выход преобразователя к измерительной схеме, а от генератора 6 тока на электродах 3 и 4 БПЭ начинает накапливаться заряд. БПЭ прогибается в обратную сторону, компенсируя прогиб от измеряемого усилия, В момент выравнивания измеряемого и компенсирующего усилия сигнал на выходе дифференциатора 7 минимальный, что вызывает срабатывание компаратора 8. При этом формирователь импульсов вырабатывает управляющий импульс, который приводит триггер 10 в нулевое состояние. О величине измеряемого усилия судят по количеству прошедших тактовых импульсов. 1 ил.С:(54) ПР КИХ УС (57) Изо измерите пользова ких усил ретения ности. И ится к контрольно- и может быть исзования механичее. й код. Цель изобточности и надежлие прогибает би. 15 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Одесский политехнический институт (72) Ю. М. Завершинский(56) Авторское свидетельство СССР885844, кл. б 01 1. 1/16, 1980.Джагупов Р. Г., Ерофеев А. А. Пьезокерамические элементы в приборостроении и автоматике.-Л., 1986, с. 88. ЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕИЛИЙбретение относльной техникено для преобраий в цифрово- повышениезмеряемое уси 425481 А 1Формула изобретения 50 Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для преобразования механи.ческих усилий в цифровой код.Цель изобретения - повышение точностии надежности.На чертеже показана принципиальнаясхема преобразователя механических усилий,Преобразователь содержит корпус 1, биморфный пьезоэлемент (БПЭ) 2, с внешними электродами 3 и 4, упругую фольгу 5, которая одновременно является внутренним электродом БПЭ 2, подключена кобщему проводу и. служит для удобствазакрепления БПЭ 2 в корпусе 1. Источник питания выполнен в виде генератора 6тока выход которого подключен к электродам 3 и 4.Измерительная схема содержит дифференциатор 7, компаратор 8, формирователь 9импульсов, триггер 1 О с установочнымвходом 11 и входом 12 сброса, генератор 13 тактовых импульсов, ключ 14,шину 15 запуска и схему 16 совпадения.При этом первая клемма ключа 14 заземлена, электроды 3 и 4 подключены квторой клемме ключа 14 и через последовательно соединенные дифференциатор 7,компаратор 8 и формирователь 9 импульсов к входу 12 сброса триггера 10,установочный вход 11 которого подключенк шине 15 запуска, а выход - к управляющему входу ключа 14 и первому входусхемы 16 совпадения, второй вход которойподсоединен к генератору 13 тактовых импульсов, а выход - к регистратору (неоказан),Преобразователь работает следующимобразом.В исходном состоянии измеряемое усилие Г, приложенное к БПЭ 2, приводит к его1 рогибу. Триггер 1 О сброшен, и на еговыходе логический 0. Ключ 14 замкнут,иа электродах БПЭ 2 отсутствует электрическое напряжение. Схема 16 совпадениязакрыта для прохождения импульсов, вырабатываемых генератором 13 тактовых импульсов.Запускающий импульс от шины 15 запуска устанавливает триггер 10 в единичноесостояние. Ключ 14 размыкается, и открывается схема 16 совпадения, разрешаяпрохождение тактовых импульсов от генератора 13, При размыкании ключа 14 отвоздействия генератора 6 тока на электродах 3 и 4 БПЭ 2 начинает накапливаться заряд. При этом БПЭ 2 начинает развивать силу, пропорциональную величине накопленного заряда и направленнуюпротивоположно измеряемому усилию. Сила,развиваемая БПЭ 2, компенсирует измеряемое усилие Р и, следовательно, уменьшаетвеличину прогиба.При увеличении заряда на электродахБПЭ возрастает электрическое папряжение,5 10 15 20 25 30 35 40 45 причем скорость возрастания напряжений прямо пропорциональна электрической емкости БПЭ 2, так как пьезоэлектрический преобразователь характеризуется двумя предельными значениями электрической емкости; Си - емкость при отсутствии смещения (зажатый кристалл) и С - емкость при отсутствии силы (свободный кристалл), которые связаны между собой известным соотношением. Таким образом, в первый момент времени, когда сила, развиваемая БПЭ, равна нулю, электрическая емкость имеет максимальное значение С ,С увеличением заряда возрастает сила, развиваемая БПЭ 2 и компенсирующая измеряемое усилие Р. При этом емкость БПЭ 2 уменьшается и достигает минимального значения С в момент равенства компенсационной силы, развиваемой БПЭ 2, и измеряемой величины Р,Дифференциатор 7, подключенный к электродам БПЭ 2, формирует на выходе сигнал, величина которого пропорциональна скорости изменения напряжения на электродах БПЭ 2, т. е, электрической емкости БПЭ 2, так как ток заряда постоянен. Таким образом на выходе дифференциатора 7 сигнал изменяется от максимального значения в начальный момент, до минимального значения, соответствующего моменту выравнивания измеряемого усилия Г и компенсационной силы. При достижении выходным сигналом дифференциатора 7 минимального значения срабатывает компаратор 8. По фронту выходного сигнала компаратора 8 формирователь 9 импульсов вырабатывает управляющий импульс, который поступает на вход 12 сброса триггера 10 и сбрасывает его в О.Логический 0 с выхода триггера 10 поступает на схему 16 совпадения, запрещая прохождение тактовых импульсов, При этом на выходе схемы совпадения формируется последовательный код, соответствующий измеряемому усилию Р,При сбросе триггера 10 ключ 13 замыкается, тем самым разряжая заряд накопленный на электродах БПЭ 2, Таким образом, преобразователь приходит в исходное состояние. Об измеряемой величине Г судят по величине последовательного кода, сформированного на выходе схемы 16 совпадения. Преобразователь механических усилий, содержащий биморфный пьезоэлемент, к электродам которого подключен источник питания, и измерительную схему с регистратором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, в нем источник питания выполнен в виде генератора тока, а измерительная схема содержит дифференциатор, компаратор, формиро.14%481 Составитель М.Жуков Редактор В. Петраш Техред И. Верес Корректор М. Пожо Заказ 4758/37 Тираж 847 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4ватель импульсов, триггер, генератор тактовых импульсов, ключ, шину запуска и схему совпадения, при этом первая клемма ключа заземлена, электроды биморфного пьезомемента подключены к второй клемме ключа и через последовательно соединенные дифференциатор, компаратор и формирователь импульсов к входу сброса триггера, установочный вход которого подключен к Шине запуска, а выход - к управляющему входу ключа и первому входу схемы совпадения, второй вход которой подсоединен к генератору тактовых импульсов, а выход - к регистратору.
СмотретьЗаявка
4227269, 19.03.1987
ОДЕССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ЗАВЕРШИНСКИЙ ЮРИЙ МИХАЙЛОВИЧ
МПК / Метки
Метки: механических, усилий
Опубликовано: 23.09.1988
Код ссылки
<a href="https://patents.su/3-1425481-preobrazovatel-mekhanicheskikh-usilijj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Преобразователь механических усилий</a>
Предыдущий патент: Магнитоанизотропный измеритель механических напряжений
Следующий патент: Тензорезисторный датчик силы
Случайный патент: Электромагнитный дефектоскоп