Преобразователь силы в электрический сигнал

; д . тд -АйЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик(5 6 01 1.1/О присоединение Государственнв 1 й нокнт СССР по делам изобретений и открытий(72) АвторЬт изобретени ов и В. И. Сергее Е. С(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИЛЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИИ СИГНАЛ го момента, что ки в получаемые очности измеребыть достигнуто зователсй реагио цзмеряе 1 ой синсизмеряемого изгибающе исключает внесение поправ результаты. Повышение т ций в этом случае может за счет созданий преобра руЬгцих на действие тольк лы. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в дина мометрических устройствах различного назначения, в частности, для измерения сил на насадках при определении их гидродинамических характеристик: 5Известны измерительные преобразователи сил в электрический сигнал, содержащие упругие чувствительные элементы, в том числе и в виде упругих параллелограммов. перемещение подвижных звеньев которых1 О преобразуется в электрический сигнал с помощью различного вида преобразователей перемещения, в том числе ц дифференциальных 1, 2, 31, 41.В ряде случаев объект, создающий измеряемую силу, например, обтекаемая потоком жидкости насадка (кольцевое крыло), жестко связан с чувствительным упругим элементом преобразователя. В этих условиях упругий элемент нагружен не только измеряемой силой, цо и ее моментом, равным произведению силы ца расстояние от точки ее приложения на объекте до упругого элемента. Поскольку точка приложения силы на объекте неизвестна, то неизвестно и расстояние, а следовательно, и величина Наиболес близкими по технической сущности к изобретению являются преобразователи, в которых эта задача частично р."щсця, так как измеряемая сиды передается ня чувствительный элемент (консольцую балочку) через упругий цацравляюрций параллелограмм и перпендикулярную его продольной оси, гибкую в направлениях действия цсцзмсрясмых сил перемычку 5.Однако в таком динамомстре полцостгио не исключается влияние момента ца результаты измерения. Как показали проведенные исследования, воздействие момента М при. водит к дополнительному смещению жесткого звена упругого параллелограммы, и, следовательно, связанного с ним перемычкой чувствительного элемента в направлении действия измеряемой силы. В рсз;льтате появляется ошибка в измерении. Ацялитцческое выражение коэффициента влияниянеизмеряемого момента имеет видк= - - р --- а -- ) +- ф - " -(- С)1, (1)где= ЮЯ/Е 3 - приведенная абсцисса текущего сечения балочки параллелограмма;М - момент (неизмеряемый), действующий на жесткое звено параллелограмма в той же плоскости, что и измеряемаясила;С - расстояние от подвижной частипараллелограмма до гибкой перемычки;Р - измеряемая сила;П 1 - моменты инерции сечения балочкиотносительно собственной оси и относительно продольной оси симметрии параллелограмма;5 - сила, направленная вдоль балочки и равная моменту М, поделенному царасстояние между балочками.Цель изобретения - повышение точнос ти измерения путем уменьшения влияния" йямеряемого момента силы на выходной сигнал.Указанная пель достигается тем, что визмерительном преобразователе, содержащем направляющий и расположенный внутри него чувствительный упругие параллело=" грГ%гМы; жесткие тгодвижцые части которыхсоединены гибкой в направлении действиянеизмеряемых сил перемычкой, ходоувеличительный рычажный мехайизм с упругимишарнирными опорами рычага и дифференциальный преобразователь перемещения, упругий и чувствительный параллелограммыимеют общее основание,с которым через двухзвенный упругий шарнир связан рычаг ходоувеМичительного механизма, соединенный "ъдйим концом с преобразователем перемецеция, а другим - с жесткой подвижнойчастью чувствительного параллелограмма в"его центре через трехзвенцый упругий шарнир, причем центр гибкой в направлениидействия нейзмеряемь 1 х сил перемычки рас положен в центре направляющего параллелограмма.На чертеже изображена схема предла гаемого измерительного преобразователя"силы в электрический сигнал.Измерительный преобразователь="содержит направляющий параллелограмм, который состоит из подвижного жесткого звсна 1, упругих балочек 2 и основания 3. Внутри -направляощего параллелограмма симметрично продольной оси расположен чувствительный элемент выполненный в форме упругого параллелограмма и состоящий изподвижного жесткого звена 4, упругих балочек 5 и общего с направляющим параллелограммом основания 3. Подвижные жесткие звенья направляющего параллелограмма и чувствительного элемента объедичены гибкой перемычкой 6, Перемычка размещена в поперечной плоскости симметрии упругих балочек направляющего параллелограмма 5 (на черт, расстояние С = 1/2). Жесткое звено чувствительного элемента связано через трехзвенный упругий шарнир 7 с рычагом 8, который опирается через двухзвенный упругий шарнир 9 на основание параллелограммов, образуя таким образом ходоувеличительный механизм, При этом центр поворота трехзвенного шарнира совмещен с точкой пересечения продольной и поперечной осей симметрии чувствительного элемента (на черт, С = /2). На свободном конце 15 рычага закреплена подвижная часть - дваферритовых сердечника без катушек индуктивности - магнитной системы 10 дифференциального преобразовательного элемента, а на основании параллелограммов размещена часть магнитной системы - два ферритовых 20 сердечника с катушками ицдуктивности,, электрически связанных с электронной схемой 11.Преобразователь работает следующимобразом.Измеряемая сила Р, приложенная к жесткому звену 1 направляющего параллелограмма, передается через перемычку 6 на жесткое звено 4 чувствительного элемента и далее через трехзвенный шарнир 7 на рычаг 8 ходоувеличительного механизма. В 30 результате деформаций изгиба балочек 2и 5 направляощего параллелограмма и чувствительного элемента, а также упругихзвеньев шарниров 7 и 9 свободный конецрычага 8 смещается относительно основания 3. При этом один из воздушных зазоров в магнитной системе 10 увеличивается, а другой - уменьшается, и, как следствие, возникает изменение электрического сигнала на выходе электронной схемы 11 преобразователя, пропорциональное измеряемой 4 о силеБлагодаря тому, что чувствительный элемент выполнен в форме упругого параллелограмма, установленного внутри направляющего параллелограмма симметрично продольной оси и имеющего с последним общее основание, и применению ходоувеличительного механизма повышается жесткость полученной упругой системы в направлениях действия измеряемой силы и цеизмеряемого" момента, а также уменьшаются по абсолютной величине перемещения связанных. между собой гибкой перемычкой подвижныхжестких звеньев направляющего параллелограмма и чувствительного элемента.Размещением гибкой перемычки в поперечной плоскости симметрии балочек на правляющего параллелограмма и совмещением центра поворота трехзвенного шарнира с точкой пересечения продольной ипоперечной осей симметрии чувствительного элемента устраняются кинематические по661276 10 Формула изобретения Составитель Г. Максягино Техред О, ЛуговаяТираж 1089Государственного комитета СССРелам изобретений и открытийсква, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5Патент, г. Ужгород, ул, Проектна. Назарова Редактор С, ГоловеЗаказ 2426/36ЦНИИПпо113035, Мфилиал П П П Корректор Подписно грешности при повороте жестких частей направляющего параллелограмма и чувствительного элемента от воздействия неизмеряемого момента, что подтверждается и аналитически (на черт. при С = 1/2 коэффици ент влияния наименьший).Испытания предлагаемого устройства на стенде и в условиях эксплуатации подтвердили его эффективность. Преобразователь силы в электрический сигнал, содержащий направляющий и расположенный внутри него чувствительный упругие параллелограммы, жесткие подвижные части которых соединены гибкой в направлении действия неизмеряемых сил перемычкой, ходоувеличительный рычажный механизм с упругими шарнирными опорами , рычага и дифференциальный преобразова тель перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования путем уменьшения влияния неизмеряемого момента силы на выходной сигнал,упругий и чувствительный параллелограммы имеют общее основание, с которым через двухзвенный упругий шарнир связан рычаг ходоувеличительного механизма, соединенный одним концом с преобразователем перемещения, а другим - е жесткой подвижной частью чувствительного параллелограмма в его центре через упругий трехзвенный шарнир, причем центр гибкой в направлении действия неизмеряемых сил перемычки расположен в центре направляющего, параллелограмма. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Горлин С. М. и др. Аэромеханическиеизмерения. М., 1964, с. 490 - 491.2, Новицкий П, В, и др. Цифровые приборы с частотными источниками. 1., 1970,с. 7.3. Авторское свидетельство СССР421891, кл. 6 О 1 1. 1/04, 1972,4. Авторское свидетельство СССР565223, кл. б 01 1. 1/04, 1976.5. Авторское свидетельство СССР150273, кл, б 01 1. 1/10, 1962.