Датчик силы

(72) А, Т. Харито лос ры ген ких ка тковсоУ 42 и Е. П. Ос которы ответс упух ьство СССР12, Междуна01067,и ч авведенконьотл .в нег ом, дв а-комп тчик по п. 1 с я тем, чт вления режим два детектор ча, причем в ом подключен ратор авле 4) (5 ДАТЧИК СИЛБ 1,угий элемент,ЕС-контурами,олнен в виде пвыходам гесодержащиидва ЬС-геодин излоской кания режи нераторо параторо корпу комвыходы детекто вторым входам конъюнкторов коиьюнкподключе нератора с которых вы торов, выходьны к управляюкоторые включпитания генер3. Датчикю щ и й с яные участки мплощадь сеченности,м вход ключеи тушки инд зазором о тивности и раосительно упрл и ч а ю щ мещен с гого элены в разные ц аторов,по п, 1,мента, о с тличасе вертикал тем, что, с цел измерения путем турной погрешно ю повышени компенсаци очност емпера лемент тем, чтеандра и т одинаков сти окружти, упругиикольцевого мматериала,ыполнен з диама е еандраЕС-конту" я в пло тно ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗ(53) 531, 781 (088, 8) (56) Авторское свидетел Р 324532, кл. С 01 1 9 родная заявка РСТ У 82 кл,01 Ь 9/00, 1982. ругого сторон2, Д ющий вход уп юнктора идвак аторов выполнены в вице шек, средние диаметры в равны средним диаметрам ующих кольцевых площадо лемента, и размещены с пругого элемента.Изобретение относится к силоизмерительной технике,Цель изобретения - повышение точности измерения сил,На фиг. 1 показано устройство 5механической части датчика, сложныйразрез по осевой линии; на фиг, 2конфигурация упругого элемента видснизу; на фиг, 3 - конфигурация плос.кой катушки одного из резонаторов;нд фиг, 4, - структурная схема датчикаДатчик содержит основание 1, упругий элемент 2 в виде кольцевогомеацдра с силопередающим стержнем 153, верхнюю получашку 4 с направляющей втулко 11 5, По периметру элеглентозз 1, 2 и 4 выполнены кольцевые пазы 6, ц которых защемлены диэлектрические цпдстицы 7 и 8. 20Нд обращенных к упругому эззементу2 сторонах цпастцц 7 и 8 1 зыполцецыплоские спиральные катушки ццдуктив"ности 9 и 10 соответственно, которые включены в аззтогецераторы электронных блоков 1 и 12, размещенныхцд противопопожцых по отношению ккдтушкдм 9 ц 10 сторонах пластин 7 и8, Электрическое соединение катушек9 и 1 О с электронными блокдмц 11 и 3012 осуществляется с помощью перемычек 13 цд печатные проводники 14электронных блоков. За счет разъемного крепежа 15 цолучашкц 4 к осцованзпо1 обесцечшзается жесткая затяжка угг- цругого элемента 2 и пластин 7 и 8 вддтп 1 ке в то же 1 зрегля конструкциялегко разбирается для ремонта и профилактических ра.бот.Для подачи цанряжеция гцзтдця, ц)сигналов управления ца электронныеблоки 11 и 12 и съема выходных частотных сигналов используется 1 зьгсскочастотный разъем 16 1 для упрощениячертежа фиг1 проводники дпя связи 45разъема 16 с блоками 11 и 12 условноце показаны),Катушки 9 и 10 обрдзукт с поверхностями элемента 2 два вгзсокозастотцых резонансных 1.С-коезтурдреэоцато ра, резонансные частоты которыхзависят от числа витков ц геометриикатушек 9 и 10, расстояния от катушекдо поверхности элемента 2 материалаи конфигурации упругого элемента. 55При изготовлении упругого элемента2 цз дидмагцитцого мдтерцдпд резонансные гдстоты 1.С-контуров Гц Г. обратны расстоянию от соответствующейкатушки до поверхности элемента 2 а,информационным параметром датчикаявляется их разность,За счет дифференциального изменения частот Г и Г обеспечиваетсяэффективная компенсация нестабильностей выходных частот Е, и Й, поскольку электронные блоки и ЕС-контуры находятся в одинаковых условиях,аналогичны по схеме и конструкции,питаются от общего источника питания,За счет непосредственного совмещениякатушек 9 и 10 с автогенераторамиэлектронных блоков практически исключается влияние перемычек 13 на выходные частоты Г и Г посколькуэти перемычки иглеют очень малую длину и практически частотонезависимь 1,Изготовление элемента 2 в виде кольцевого меацдра позволяет обеспечитьповышенную чувствительность датчиканри измерении малых сил, Варьируяп 1 ощддью сечения каждого участка медцдра можно изменять характеристикусила - деформация элемента в целоми выбрать тем самым требуемую характеристику преобразования датчикав целом. Предпочтительно выбиратьпостоянную площадь сечений всехучастков меацдра толщина стенокуменьшается цри движении от центраупругого элемента). Битки катушки 10выполнены с диаметром, близким ксреднему диаметру соответствующихкольцевых площадок 17 элемента 2,Этим обеспечивается повьшгеццая чувствительность резонансной частотыЕС-колтура к деформации элемента 2.Катушка 9 выполнена аналогично катушке 1 О, отличие заключается в смещении перемычки 13 цз центра пластины 7 из-за наличия в пластинеотверстия 16,Структурная схема датчика вкпгочдет два эпектрошгых блока 11 и 12,которые отличаются знаком изменениявыходной частоты цод действием измеряемой силы 1", Бнутреццгя структураблоков 11 и 12 в остальном одинакова,поэтому на фиг, 4 оцд показана напримере блока 12,В состав электронного блока 12входит резонатор 19, образованныйкатушкой 9 ц нижней цо фиг, 1 поверхностью элемента 2, 1 езоцдтор 19включен в генератор 18, К выходу гене"рдтора 18 подключен через буФерныйкаскад 20 вход детектора-компаратора21, а выход детектора 21 подключенк первому входу конъюнктора 22 (двухвходовая схема И),11 а второй вход конъюнктора 22подается сигнал П для управлениярежимом работы датчика, К выходу коньюнктора 22 подключен управляющийвход ключа 23, с этого же выходаснимается термоэависимый сигнал Ргпри наличии единичного сигнала Прна входе датчика,При подаче на вход. датчика сигналаП р = 1 с момента С сигнал Р = 1,ключ 23 размыкается и питание Б геР 11нератора 19 спадает по экспоненциальному закону. Аналогично изменяетсяамплитуда 11 ВЧ сигнала на выходебуферного каскада 20, Сигнал 11гдетектируется в блоке 21 и сравниваетбся с двумя пороговыми напряжениямии П,1., Выходное напряжение 61блока 21 равно единице при снижениинапряжения (ПБ) и-равно нулюпри росте напряжения (Лг. ( Б 4.), ПриБ = 1 на выходе блока 12 формируется термоэависимый сигнал Б, частотаследования которого Рд,Аналогично на выходе блока 11 час" Зб тота равна Р,Датчик может работать в двух режимах, режиме измерения силы Г Яр 1, = = О) и режиме измерения температуры Т с Ррр 1)35При Б у, = 1 в электронных блоках11 и 12 (Фиг. 4) замыкается обратнаясвязь с выходов элементов 21 на входыуправляемых ключей 23 через конъюнк= 40торы 22 и оба блока начинают формировать термозависимые сигналы Р иР соответственно,Во вторичной аппаратуре (не показана) осуществляется измерение частот Г и Р , запись их в ОЗУ вычисли.тельного блока вторичной аппаратурыи расчет значения Т по сумме частот,После записи значений Р 1 и Р вОЗУ на вход датчика подается сигналП рр = О, на выходах датчика формируются высокочастотные сигналы Е 1 .иГ , они измеряются во вторичной аппаратуре, заносятся в ОЗУ, а затемрассчитывается значение измеряемойсилы Р, пропорциональное квадрату.Полученное значение Р некорректноиз-за влияния температуры Т г нажесткость упругого элемента 2 датчика и на частоты, поэтому во вторичной аппаратуре осуществляется коррекция значения Г с использованиемполученного значения Т и известнойзависимости величин Е и Е от Т,Эта зависимость снимается при изготовлении датчика и должна хранитьсяв ОЗУ вторичной аппаратуры.Скорректированное значение измеряемой силы Р 1 и температуры Т выводится на индикацию, затем измерение частот и вычисление значения Р,повторяется до тех пор, пока небудет сформирован сигнал П р = 1,необходимый для уточнения значенияТс, Для снижения погрешности определ:.ния Т формирование сигналаБ ур = 1 разрешается при значенииизмеряемой силы Р, близкой к нулю.Этот алгоритм может быть введенв микроЭВМ, включенной в составвторичной аппаратуры,Составитель В. Годзиковский Техред О,Ващищица Коррект Демчик Заказ 7148/3 Тираж 896 811 ИИПИ Государственного коь по делам изобретений и о 3035, Москва, Ж, Раушскаяд. 4/5 а 1 роектная, 4 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород Редактор 11, Авраменк Поднисноеитета СССРкрыл ий