Преобразователь давления

(5)5 б О 1 1 9 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Фиг ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Николаевский кораблестроительный институт им, адм. С, О. Макарова(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в промышленных роботах-манипуляторах. Цель изобретения - повышение коэф. преобразования и расширение диапазона измерений, Изолятор 1 в виде замкнутой непроницаемои эластичнои оболочки через шланг 11 с краном 12 заполнен тензорезистивным элементом 5 из жидкого или пластичного материала. При повышении давления на преобразователь расстояние между электродами 6 сокращается, что приводит к уменьшению удельного сопротивления тензорезистивного элемента 5 и, соответственно, сопротивления преобразователя. Чувствительность и диапазон давлений регулируются изменением жесткости камер 3 с эластичными стенками 4 посредством нагнетания через подводящие трубопроводы 7 разного количества сжимаемой среды. Камеры 3 могут быть выполнены сферическими, контактирующая с электродами 6 часть поверхностии кот ор ых по кр ыта резист ивн ы м слоем, подключенным к дополнительному электрическому выводу. 1 з.п. ф-лы, 3 ил, 1589087Изобретение относится к измерительнойтехнике и может быть использовано в промышленных роботах-манипуляторах.Целью изобретения является повышениекоэффициента преобразования и расширение 5диапазона измерений.На фиг. 1 изображен датчик, поперечный разрез; на фиг. 2 - расположениетокопроводящих включений на выступе; нафиг, 3 - развернутый в плоскости токопроводящий элемент,Преобразователь (фиг. 1) состоит из изолятора 1 в виде замкнутой непроницае;мой эластичной оболочки, внутри которойн ах одятся два проводящих электрода 2,выполненные из эластичного материала, Кэлектродам впчотную прилегают замкнутые,заполненнь 1 е сжатой средой камеры 3, образованные эластичными непроницаемымистенками 4. Полости помещены в тензорезистивный элемент 5, Электроды 2 соединены с электрическими выводами 6, герметично проходящими через оболочку 1, подводящий трубопровод 7 подвода сжатой среды, например воздуха, н камеры 3, соединительные шланги 8, кран 9. Стенка 4 выполнена в виде сферической оболочки и имеет ряд дополнительных проводящих включений 10, расположенных на выступах оболочки 4. Проводящая среда 5 подводитсяпо шлангу 11 и герметизируется краном 12.Преобразователь контактного давленияработает следующим образом,30В исходном положении преобразователяв камерах 3 сжатая среда находится подзаданным давлением Р. При нажатии наоболочку 1 электроды 2 передают давлениекамерам и тензорезистивному элементу 5,в который помещены оболочки 4, Сопро 35тивление датчика уменьшается как за счетуменьшения удельного сопротивления тензорезистивного элемента, так и за счет уменьшения расстояния между электродами пропорционально упругой деформации материала 5. При этом ввиду эластичности материала 5 и упругости камер преобразователь обладает достаточно большой чувствительностью в диапазонах давлений, в которых существующие датчики, например, суглеродистым волокном, нечувствительны 45(О - 1=МПа).Изменение чувствительности и диапазонадавлений производится путем изменения давления сжимаемой среды в камерах 3 посредством нагнетания ее под давлением оболочки 4 через систему подводящих трубопроводов 7 и соединительных шлангов 8, после чего она герметизируется краном 9.Подбор чувствительности для заданногодиапазона изменений давлений производитсяпутем выбора закона изменения толщины иширины дополнительных токопроводящихвключений. При этом оболочки 4 могут выполняться как из непроводяших, так и про где 5, и 5 - начальная и конеч включения; Х - конечная координа 5 выбирается как 5=1/%в метру выступа 1 и числу включен том допустимой величины пробо М. Закон изменения формы обол па удовлетворяет соотношениюая ширин а;М по периий М с учея изоляции очки выст где Ь - расстояние между электродами 2;6 - толщина оболочки;Н - расстояние между центрами выступов оболочки 4.Технологически выгоднее получать периодические выступы с соединительными каналами горячей штамповкой термопластичных материалов. При этом между выступами выполнены отверстия (на фиг. 1 - 3 не указаны). Наличие отверстий позволяет соединить полость проводящей среды над выступами с полостью под выступами.Предлагаемое устройство позволяет производить измерение малых прикладываемых усилий при работе в средах с повышенным давлением, например, под водой на больших глубинах, когда гидростатическое давление в несколько мПа, а измеряемые усилия в несколько ньютон.Так, подача давления в камеру 3 упругой среды и в полость тензорезистивного элемента 5, который в этом случае должен быть жидким электролитом, позволяет разгрузить оболочку от давления окружающей среды и измерять малые прикладываемые водящих материалов. Если они выполнены из непроводяших материалов, тогда изготовление преобразователя контактного давления упрощается, но характеристики ухудшаются. Чувствительность его определяется выбором закона профилирования выступов оболочек и их размеров и периодичности расположения. Если чувствительность и сила тока недостаточна, тогда оболочки выполняются из проводящих материалов, при этом чувствительность датчика определяет удельное сопротивление материала и его общая величина.Однако легче выполнять оболочки 4 не- проводящими, а на них наносить дополнительные проводящие включения 10. При этом последние могут выполняться как переменной ширины, так и толщины, Но проще их выполнять постоянной толщины, а закон изменения ширины подбирать исходя из необходимой чувствительности. Как показали оптимизационные исследования, ширина включений изменяется по высоте по экспоненциальному законуих - ,н ву, - я,1усилия при контакте с манипулируемыми телами, что особенно важно при работе с повышенным или пониженным давлением. При работе устройства изменение условий окружающей среды приводит к изменениям температуры материала 5, в результате чего изменяется сигнал датчика. Предлагаемое устройство позволяет исключить влияние окружаюшей среды, например, в случае выполнения оболочек непроводяшими и применения дополнительных включений тепло, выделяемое на элементах 10, отводится к сжимаемой среде 3. Если среда 3 при этом проводяшая, то, подавая на нее периодически однополярное напряжение, можно получить информацию о давлении по максимальной силе меняющегося тока, текущего в цепи поочередно между средой 3 (играюшей роль третьего электрода) и электродами 2, благодаря чему компенсируется изменение условий окружающей среды, Если же среда 3 не проводящая, то в качестве третьего электрода можно использовать токопроводяшие вставки 1 О, соответственно замкнутые между собой на верхней части выступов и на нижней. 10 20 25В качестве материалов могут быть использованы известные материалы. Например, в качестве упругой среды 3 может быть использован воздух, ионизированный газ, который является проводником, или жидкость, которая. позволяет в силу упругой деформации оболочек 4 обеспечить регулирование жесткости оболочек 4 изменением давления,так же, как это происходит при заполнении их газом.В качестве электропроводяшего материала 5 могут быть использованы сыпучий проводящий материал, например, графит, алюминиевая пудра или жидкость проводяшая, а также полупроводниковая, т. е. жидкий проводник или полупроводник органического или неорганического происхождения.Формула изобретения1. Преобразователь давления, содержаший два снабженных электрическими выводами гибких плоских электрода и размещенные между ними тензорезистивный элемент и камеры с эластичными стенками, заполненные жидкостью или газом, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента преобразования и расширения диапазона измерений, в нем тензорезистивный элемент выполнен из жидкого или пластичного материала и размешен в полости, снабженной подводящим трубопроводом, а камеры размешены внутри тензорезистивного элемента, соединены между собой и снабжены подводящим трубопроводом.2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен третьим электрическим выводом, а каждая камера выполнена со сферической оболочкой, контактирующей с электродами, причем контактируюшая часть оболочки полностью или частично покрыта резистивным слоем, подключенным к третьему электрическому выводу,Составитель А. СокТехред А. Кравчук Тираж 466 ловски митета по изобретениям ква, Ж - 35, Раушская й комбинат Г 1 атент, г Корректор М. Подписное открытиям при ГКНнаб., д. 4/5Ужгород, ул. Гагарин