Весоизмерительный датчик

А СОЮЗ СОВЕТСКИХсаампавнеСНИЖРЕСПУБЛИК зсЮ С 01 С 3/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУИЛФ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Патент США В 4273204,кл. С 01 С 7/00, 1970.2. Патент Франции В 2453396,кл. С 01 С 3/00, 1980 (прототип),(54) (57) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ДАТЧИК,содержащий упругий параллелограмм,две вертикальные стороны которогообразованы жесткими элементами, а.две другие - гибкими упругими соединительными элементами, причем однаиз вЕртикальных сторон параллелограмма закреплена на неподвижной опоре, а к другой прикреплен элементдля приложения измеряемого веса,и конденсатор, образованный двумяплоскими электродами, лежащими другпод другом вдвух горизонтальныхплоскостях и механически жестко соединенными соответственно с одной идругой вертикальными сторонами упругого параллелограмма, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счетуменьшения влияния изменений температуры и диэлектрической проницаемости среды, ои снабжен третьимплоским электродом, расположеннымв горизонтальной плоскости ниже. ука"занных электродов и механическисвязанным с той из.жестких сторонпараллелограмма, с которой связанверхний электрод, при этом среднийплоский электрод окружен охраннымэлектродом, лежащим в одной плоскости с ним, причем размеры активнойзоны среднего электрода выбраныменьшими соответствующих размеровверхнего и нижнего электродов наширину охранного электрода и величину допустимого температурного удлинения горизонтальных сторон упругогопараллелограмма а места крепленияэлектродов к вертикальным. сторонампараллелограмма лежат в одной горизонтальной плоскости.033 25 Ф 1111Изобретение относится к весоизмерительной технике и может бытьиспользовано в точных электронныхвесах.Известен весоизмерительный датчик,преобразующий измеряемую силу в изменение электрической емкости, содержащий упругий пеформируемый элемент и воздушный конденсатор с переменным зазором 13,10Недостатком указанного датчикаявляется нелинейность функции преобразования, вызываемая перекосомэлектродов при работе датчика.Наиболее близким к изобретению 15по технической сущности являетсявесоизмерительный датчик, содержащий упругий параллелограмм, двевертикальные стороны которого образованы жесткими элементами, а дведругие - гибкими упругими соединительными элементами, причем однаиз вертикальных сторон параллелограмма закреплена на неподвижной опоре, а к другой прикреплен элементдля приложения измеряемого веса,и конденсатор, образованный двумяплоскими электродами, лежащими другпод другом в двух горизонтальныхплоскостях и механически жесткосоединенными соответственно с однойи другой вертикальными сторонамиупругого параллелограмма 2.Известный весоизмерительный датчикне обеспечивает необходимой стабильности функции преобразования за счет35ее зависимости от температурногоизменения диэлектрической проницаемости диэлектрика в межэлектродномпространстве, температурного расши 40рения элементов параллелограмма иэлектродов. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения влияния изменений температуры и диэлектрической проницаемости среды.Указанная цель достигается тем, что весоизмерительный датчик, содержащий упругий параллелограмм, 50 две вертикальные стороны которого образованы жесткими элементами, а две другие - гибкими упругими соединительньки элементами, причем одна из вертикальных сторон параллелограмма закреплена на неподвижной опоре, а к другой прикреплен элемент для приложения измеряемого веса,и конденсатор, образованный двумяплоскими электродами, лежащими другпод другом в двух горизонтальныхплоскостях и механически жесткосоединенными соответственно с одной и другой вертикальными сторонами упругого параллелограмма, снабжентретьим плоским электродом, расположенным в горизонтальной плоскостинижеуказанных электродов и мехаинчески связанным с той из жесткихсторон параллелограмма, с которойсвязан верхний электрод, при этомсредний плоский электрод окруженохранным электродом, лежащим в однойплоскости с ним, причем размеры активной зоны среднего электрода выбраны меньшими соответствующих размеров верхнего и нижнего электродовна ширину охранного электрода и. величину допустимого температурногоудлинения горизонтальных сторон упругого параллелограмма, а местакрепления электродов к вертикальнымсторонам параллелограмма лежат в одной горизонтальной плоскости. На фиг. 1 схематически изображендатчик; на фиг. 2 - вариант датчикапри использовании монолитного упругого параллелограмма, на фиг. 3 - пример конфигурации электродов датчикаи охранных электродов на среднемэлектроде,Весоизмерительный датчик состоитиз дифференциального конденсатора,образованного верхним 1, средним 2 инижним 3 электродами, и упругого параллелограмма, образованного двумяжесткими элементами 4 и 5 и двумяупругими соединительными элементами6 и 7. Электроды конденсатора закреплены к жестким элементам 4 и 5упругого параллелограмма в точках 8и 9. Одна из жестких сторон 5 крепится к основанию 10, а к другойжесткой стороне 4 прикладываетсяизмеряемый вес через элемент 11.Гибкие провода 12 служат для подключения датчика к измерительной схеме.Электроды 1,2 и 3 могут быть выполнены путем нанесения тонкого металлического слоя на стеклянных пластинах13, 14 и 15, которые посредством деталей 16 и 17 крепятся к жесткимсторонам упругого параллелограммав точках 8 и 9, Охранные электроды18 отделены от электрода 2 изолирующей канавкой 19, Для подключенияпровода от измерительной схемы кэлектроду 2 на поверхности пластины14 выполнен отвод 20, электрическисоединенный с электродом 2,Весоиэмерительный датчик работает следующим образом,Вес измеряемой массы, приложенныйчерез элемент 11 к жесткому элементу4, деформирует упругие соединительные элементы 6 и 7 параллелограммаи вызывает плоскопараллельное перемещение электрода 2 между электродами 1 и 3 с соответствующим изменением емкостей дифференциального конденсатора. Изменение величины отношения емкостей дифференциальногоконденсатора содержит информацию о величине приложенного веса, что может быть измерено измерительной схемой. Применение изобретения позволитповысить точность измерения массы за счет уменьшения влияния температурного расширения элементов упругого параллелограмма, благодаря 10 креплению электродов в одной горизонтальной плоскости, а также за счет выбора размеров активной зоны электрода 2 меньшими соответствующих раз- меров электродов 1 и 2 на ширину ох- . 15 ранного электрода и величину температурного удлинения сторон упругого параллелограмма.