Датчик силы

(и 664058 ОП ИСАНИЕИ ЗОБРЕТЕ Н ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциал истицескихРеспублик(22) Заявлено 04.11.77с присоединением заявки-осудорстоенный комитет СССР оо делам изобретений и открытий(22) Авторы изобретен Шкварников и И. И., Р,Сант Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения мас71) Заявитель 54) ДАТЧИК СИЛЫ очност и- с- та Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в весои силоизмерительной технике.Известны датчики силы и веса, содержащие звездообразные упругие элементы, ребра которых с расположенными на них тензорезисторами опираются на основание 1.Эти датчики не обеспечивают требуемой точности измерения, что обусловлено отсутствием их защищенности от действия неизмеряемых нагрузок и малой жесткостью, вследствие использования для измерения силы деформации изгиба и чувствительного элемента, приводящей к его значительным перемещениям под нагрузкой и, следовательно, к появлению паразитных сил и деформаций, снижающих точность измерения.Известен также датчик силы, содержащий симметричный упругий элемент, расположенный между двумя стержневыми опорами с держателями 2.Это устройство имеет более высокую точность измерения, благодаря симметричности конструкции и тому, что его чувствительный элемент работает на сдвиг. Однако и в нем влияние неизмеряемых нагрузок не устранено.Наиболее близок к предлагаемому изобретению датчик, содержащий упругий элемент с радиальными утопленными в средней части ребрами, концы которых жестко связаны с цилиндрическим основанием, а тензорезисторы, расположенные в утопленной части ребер, воспринимают деформацию сдвига 3.Однако и этот датчик не обеспечивает требуемой точности измерения, вследствие недостаточной его защищенности от осевого крутящего момента,Цель изобретения - повышение ти измерения.Это достигается тем, что упругий элемент датчика выполнен в виде двух расположенных под прямым углом и навстречу друг другу П-образных элементов, боковые стержни каждого из которых соединены с силоприемными опорами пластинами, перпенд кулярными продольной оси датчика, и с о нованиями другого П-образного элемен ребрами, параллельными оси.М 4 Ж" " " " " -.- м маемжммюмжмаеаеанюеьмюь-.:мвэс:.- - .и. ,664058 формула изобретения На чертеже изображен предлагаемыйдатчик.Он содержит соосные силопркемные опоры 1; два П-образных упругих элемента,основания 2 каждого из которых при помощиребер 3 с укрепленными на них тензорезисторами 4 соединены с боковыми стержнями5 другого П-образного элемента, а концыбоковых стержней 5 соединены пластинами 6со стержневыми опорами 1.Датчик работает следующим образом.Измеряемое усилие Р прикладываетсяк стержневым опорам 1 и соответственнок основаниям 2 П-образных элементов.Вследствие жесткой связи радиальных ребер3 с основанием и боковыми стержнями 5противоположных упругих элементов в ребрах 3 возникает деформация сдвига, чтовоспринимается тензорезисторами 4, расположенными под углом + 45 к продольнойоси датчика.Расположение тензорезисторов 4 под углом + 45 к продольной оси датчика на каждом ребре 3 обусловлено тем, чтопрй приложении измеряемого усилия на ребрах возникает сдвиговое найряжение, в результатечего решетка тензорезистора воспринимает,например, сжимающее напряжение, а решетка, закрепленная под углом 45 в противоположном направлении от оси датчика, воспринимает растягивающее напряжение. Тензорезисторы соединены по мостовой схеме,которые преобразуют деформацию сдвигав электрический сигнал, пропорциональныйизмеряемой силе,Поскольку пластины 6 обладают наибольшей жесткостью вдоль плоскостей своегорасположения и наименьшей жесткостьюв направлении перпендикулярном своим плоскостям, они, не снижая чувствительности датчика, вместе с тем исключают взаимное " перемещение упругих элементов во всех направлениях, кроме одного - вдоль продольной оси датчика, максимально снижая влияние паразитных сил от крутящего момента, что и обуславливает повышение точности иЗмерения.Этому же способствует и симметричностьконструкции упругого элемента датчика, так как при этом обеспечивается максимальная минерризация его градуировочной характереристики преобразования. Датчик силы, содержащий силоприемные опоры и упругий элемент с радиальными ребрами, на которых закреплены,тензорезисторы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения влияниянеизмеряемых нагрузок, упругий элемент выполнен в виде двух расположенных под прямым углом и навстречу друг другу П-образных элементов, боковые стерж - ии каждого из которых соединены с силоприемными опорами пластинами, перпендикулярными продольной оси датчика, и с ос нованиями другого П-образного элемента ребрами,параллельными оси,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе30 1. Патент США3422445, кл. 73-141,1966,2. Патент Швейцарии502591,кл. 6 01 1. 1/20, 1971,3. Авторское свидетельство СССР537267, кл. 6 01 1, 1(22, 1976.664058 ебенникова Редактор Л. Заказ 2982/4 рственного комит обретений и от - 35, Раушскаяг, Ужгород, у Госуда ам из ва, Ж Патента