Многокомпонентный датчик силы

(51)5 6 01 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а 1(71) Киевский политехнический институтим. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(53) 531.781 (088.8)56) Авторское свидетельство СССРМ 872947, кл, 6 01 В 7/16, 1981.Патент ФРГ М 1648359,кл. 6 01 й 3/02, 1975,(57) Изобретение относится к приборостроению, а именно к средствам измерения механических величин электрическйми методами с использованием тензореэисторов, и позволяет упростить конструкцию путем исключения дополнительных мостовых схем. Это достигается тем, что в датчик силы, состоящий из упругого элемента 1 и тензорезисторной мостовой схемы, введены дополнительные, электрические цепи для измерения вариаций напряжения между точками 14 и 15 с точками 18 и 19 мостовой схемы. 2 ил., 1 табл.1677537 5 или где 310 - чувствительность измерительной 10 цепи, в которую включен измерительныйприбор 10.Аналогично измерительный прибор 12служит для определения изменения напряжения между точками 16 и 17, а измеритель ный прибор 13 - для определенияизменения напряжения между точками 18 и 19, В этом случае зависимости изменения напряжения от относительного изменения сопротивления тензорезисторов следую щие: 30(1) 40где 1- длина стержневого упругого элемента;ЮХ,Ич - момент сопротивления относительно осей Ох и Оч соответственно; 45Е - модуль Юнга материала упругого элемента;Зо - площадь поперечного сечения упругого элемента.Измерительный прибор 11 предназна чен для определения изменения напряжения 01 о между точкой соединения 1 и 3-го тенэорезисторов (на фиг.2 точка 14) и точкой соединения 5 и 7-го тенэорезисторов (на фиг.2 точка 15), которое определяется по 55 формуле Г - 2 Е учч хЕх4 531 г Рч = - Х2 Е Юх 4 810 811 0 Г 2=ЕЗо 810(Е+а -Изобретение относится к приборостроению и предназначено для многокомпонентного измерения силы. Цель изобретения - упрощение системы измерения составляющих действующей силы,На фиг,1 схематически изображен многокомпонентный датчик силы; на фиг.2 - тенэометрическая мостовая схема, используемая в датчике.Датчик состоит из упругого элемента 1, на котором размещены тенэорезисторы 2 - 9. соединенные в мостовую схему(показано на фиг.2), Мост питается от источника 10. Измерительные приборы 11, 12 и 13 подключены соответственно к общим точкам 14 и 15, 16 и 17, 18 и 19,Датчик работает следующим образом, К торцу упругого элемента 1 приложена сила Р, которую можно представить в виде трех составляющих Ех, Еч; Г 2. Каждая составляющая силы вызывает деформацию упругого элемента, что в свою очередь приводит к пропорциональному относительному изменению сопротивления тензорезисторов 2 - 9,В таблице показана деформация каждого тензорезистора,Деформации связаны с силой следующими соотношениями: Е 2 + Х + Е 2 + И Я + Р С Р Ю ++,ие 2). О =4 Ь (1+и) .и; (3) 012 =2 512 ау+(1+,и) 82) (4) Решая совместно систему уравнений (1)и уравнения (2), (3), (4), получим значения Ех,ч и Е 2 Х 23012 - 512 О Х 2 5010 - 81001677537 Ф о р мул а изобретен ия р и м е ч а н и е, "+" - деформация растяжения; "-" - деформация сжатия; р - коэффициент Пуассона,77 Состав Техред ль В.ГодзиковскийМор гентал Корректор С.Шев нПетр едакт акаэ 3107 ВНИИПИ Гос Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагари Таким образом, определение всех трех составляющих силы осуществляется одной тензорезисторной мостовой схемой и тремя измерительными приборами, что значительно .повышает экономичность измеритель ной системы. Многокомпонентный датчик силы, со держащий стержневой упругий элемент и размещенные на нем продольные и поперечные тензорезисторы, соединенные в мостовую схему, причем каждое плечо образовано по меньшей мере двумя одно именными тензорезисторги, и измерительный прибор, подключенный к диагонали моста, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью упрощения конструкции за счет исключения дополнительных мостовых схем, в него введены второй и третий измерительные приборы, а тензорезисторы размещены в местах пересечения поверхности упругого элемента и двух его меридиональных плоскостей, расположенных под прямым углом одна к другой, причем в каждом месте пересечения размещены по меньшей мере один продольный и один поперечный тензорезисторы, при этом тензорезисторы, включенные в одно плечо моста, размещены на диаметрально противоположных сторонах упругого элемента, а второй и третий измерительные приборы подключены к общим точкам соединения продольных и поперечных тензорезисторов, образующих смежные плечи моста.