Силоизмерительное устройство

(51)5 6 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ(56) Бауманн Э. Измерение сил электрическими методами. М.: Мир, 1978, с. 430.Авторское свидетельство СССР М 1352256, кл, 6 01 1. 1/22, 1986.(57) Изобретение относится к силоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит размещенные в корпусе упругий элемент 1, выполненный в виде П-образного кольца, разрезанного по радиусу на сегменты, внутренним диаметром связанного с силовводящим элементом 2, а наружным - с опорным элементом 3, который выполнен в виде кольцевой призмы, связанной с корпусом, измеритель деформации, выполненный в виде дифференциального емкостного датчика, два потенциальных электрода 5 и 6 которого закреплены на опорном элементе, а третий токовый 4 - на силовводящем, и преобразователь емкости в аналоговый сигнал, который выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, усилителя напряжения и синхронного детектора. 1 з.п. ф ф-лы, 3 ил.51015 20 25 30 35 40 50 55 Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в весостроении и силоизмерительной технике.Известен емкостный датчик силы с мембранным упругим элементом и дифференциальным емкостным преобразователем перемещений.Недостатком данного датчика является уменьшение его чувствительности из-за влияния емкости кабеля, величина которой соизмерима с емкостью самого преобразователя. При этом возникают дополнительные погрешности измерения за счет изменения емкости кабеля, например, в результате температурного воздействия или механического перемещения.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является тензорезисторный датчик силы, содержащий размещенный в корпусе упругий элемент, выполненный в виде тела вращения и содержащий силовводящую и опорную части, сопряженные с несущим кольцом, на концентрических выступах которого размещены тензорезисторы, цилиндрическими оболочками, каждая из которых образована парой направленных противоположно одна другой соосных проточек, причем силовводящая часть соединена с корпусом мембраной. Преимуществами этого датчика являются его осесимметричность и уменьшение габаритных размеров.К недостаткам известного датчика относятся погрешности измерений от наличия сухого трения между проволокой тензорезистора и поверхностью подрезисторного кольца, а также в зоне контакта упругого элемента с корпусом датчика от провисания проволоки тензорезисторов.Цель изобретения - повышение точности измерений,В сравнении с прототипом в предлагаемом силоизмерительном устройстве упругий элемент выполнен в виде П-образного кольца, разрезанного по радиусу на сегменты, внутренним диаметром связанного с силовводящим элементом, а наружным - с опорным элементом, который выполнен в виде кольцевой призмы, связанной с корпусом, а измеритель деформации выполнен в виде дифференциального емкостного датчика, два электрода которого закреплены на опорном элементе; а третий - на силовводящем, и преобразователя емкости в аналоговый сигнал, Преобразователь емкости в аналоговый сигнал размещен в корпусе силоизмерительного устройства и выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, усилителя и синхронного детектора, при этом потенциальные электроды дифференциального емкостного датчика подключены к генератору прямоугольных импульсов, токовый электрод - к усилителю напряжения, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора, соединенного вторым входом с генератором прямоугольных импульсов, Благодаря наличию этих признаков отсутствуют погрешности от сухого трения, поскольку измерения деформации осуществляются бесконтактным методом, уменьшаются погрешности силоввода и погрешности из-за влияния соединительных проводов, т.е. повышается точность измерения. На фиг.1 представлено предлагаемое силоизмерительное устройство; на фиг.2 - тоже, видсверху; нафиг,3 - схема преобразователя емкости в аналоговый сигнал.Силоизмерительное устройство содеркит упругий элемент 1, силовводящий 2 и опорный 3 элементы, токовый электрод 4, установленный на силовводящем элементе, потенциальные электроды 5 и 6 емкостного дифференциального датчика, закрепленные на опорном элементе, и преобразователь 7 емкости в аналоговый сигнал. Потенциальные электроды 5 и 6 емкостного дифференциального датчика подключены к выходу генератора 8 прямоугольных импульсов, а токовый электрод 4 датчика подключен к усилителю 9 напряжения, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора 10, второй вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов. Силоизмерительное устройство работает следующим образом,Осевое усилие Е, приложенное к силоизмерительному устройству, деформирует упругий элемент 1, что вызывает осадку устройства, Зазор между электродами 4 и 6 уменьшается, а между электродами 4 и 5 - увеличивается. Полученная в результате этого разность падений напряжений на емкостях электродов поступает на усилитель 9, а с него - на первый вход синхронного детектора 10, на другой вход которого поступает напряжение управления от генератора 8 прямоугольных импульсов. Унифицированный выходной сигнал синхронного детектора (значением 0-10 В)подается на стандартный цифровой вольтметр. Формула изобретения 1, Силоизмерительное устройство, содержащее размещенный в корпусе осесимметричный упругий элемент, силовводящийи опорный элементы и измеритель деформации,отличаю щеесятем,что,сцелью повышения точности, упругий элемент в виде П-образного кольца, разрезанного по радиусу на сегменты, внутренним диаметром связанного с силовводящим элементом, а наружным - с опорным элементом, который выполнен в виде кольцевой призмы, связанной с корпусом, а измеритель деформации выполнен в виде дифференциального емкостного датчика, два электрода которого закреплены на опорном элементе, а третий - на силовводящем, и преобразователя емкости в аналоговый сигнал. 2.Устройство по п.1, отл и ч а ю щ е ес я тем, что, преобразователь емкости в аналоговый сигнал размещен в корпусе и выполнен в виде генератора прямоугольных 5 импульсов, усилителя напряжения и синхронного детектора, при этом потенциальные электроды дифференциального емкостногодатчика подключены к генератору прямоугольных импульсов, токовый элек трод - к усилителю напряжения, выходкоторого соединен с первым входом синхронного детектора, соединенного вторым входом с генератором прямоугольных импульсов.151723467 Составитель Л. КолинкоТехред М.Моргентал Корректор И, Муска Редактор А. Лежнина Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1059 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5