Полупроводниковый преобразователь усилий
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1793279
Авторы: Заседателев, Шелковый
Текст
(46) ыи1) 1/22,ых полу- разоватеетения: роводнипр ля пр ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБР(54) ,ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРААТЕЛЬ УСИЛИИ Использование: в миниатюр одниковых балочных преоб усилий. Сущность иэоб бразователь содержит полу ковую гибкую измерительную пластину 1 с тензометрическими элементами 3, опирающуюся с одного конца на систему трех опор О, Ч, чу, к которым она прижата усилием, создаваемым пружиной 5, позволяющей свободному концу гибкой пластины перемещаться до ограничительного упора 6 лишь при превышении рабочего диапазона измеряемых усилий. Два стержня 7 проходят с зазором через отверстия в гибкой пластине 1 и ограничивают перемещения пластины в ее плоскости. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к высокоточному измерению усилий с помощью миниатюрных полупроводниковых балочных преобразователей.Известный полупроводниковый преобразователь усилий содержит чувствительный элемент в виде измерительной гибкой пластины (балочки), закрепленной с одного конца. На гибкой пластине размещены тензометрические элементы, с которых снимается электрический сигнал, пропорциональный действующему усилию,.В известном балочном преобразователе усилий защита гибкой пластины от перегрузки путем установки неподвижного упора, в который мог бы упереться конец гибкой пластины при воздействии перегрузки, вызывает существенные трудности. так как перемещения конца гибкой полупроводниковой пластины составляют микрометры или еще меньше, т.е. столь незначительны, что регулирование таких размеров затруднительно; требуется очень точно устанавливать зазор между упором и концом гибкой пластины; кроме того, при температурных деформациях работа преобразователя может быть легко нарушена.Цель изобретения - повышение надежности эа счет обеспечения защиты миниатюрного преобразователя от перегрузок в обоих направлениях измеряемого усилия.Указанная цель достигается тем, что полупроводниковый преобразователь усилий, содержащий чувствительный элемент в виде закрепленной одним концом гибкой пластины, на которой размещены тензометрические элементы, соединенные с измерительной аппаратурой, снабжен расположенными с обеих сторон свободного конца гибкой пластины ограничительными упорами, при этом ее закрепление осуществлено пружиной, поджимающей ее конец к трем опорам, две из. которых размещены в выполненных в гибкой пластине лунках, причем две опоры - на одинаковом расстоянии от конца пластины.Кроме того, целью изобретения является повышение надежности за счет обеспечения защиты миниатюрного преобразователя от перегрузок в направлениях, отличных от иэммвряемого усилия,С этой целью преобразователь снабжен неподвижными стержнями, размещенными в выполненных в гибкой пластине отверстиях или размещенными по ее периметру каждый с зазором, меньшим половины диаметра лунки под одну из опор,На фиг, 1 показана конструктивная схема преобразователя; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - схематичное изображение элементов защиты преобразователя.Преобразователь усилий содержит по 5 лупроводниковую гибкую измерительнуюпластину 1 с тензометрическими элементами2, соединенными с.измерительной аппаратурой (на фиг. 1 не показана) токоведущимидорожками через гибкие токовводы 3, Пла 10 стина 1 опирается с одного конца на систему опор О, Ч, ЧЧ, к которым прижата усилиемР (проекция центра приложения усилия - 4),создаваемым пружиной 5, а другим концом- расположена на некотором расстоянии отупоров 6 (на фиг, 1 показан только нижний),Два стержня 7 проходят с зазором черезотверстия в гибкой пластине 1,Работа преобразователя заключается втом, что под воздействием измеряемого уси 20 лия Р деформируется пластина 1 и поэтомуизменяются параметры тензометрическихэлементов 2 (например, сопротивление тензорезисторов), а с помощью токоведущихдорожек эти изменения параметров переда 25 ются на вторичную измерительную аппаратуру. При превышении усилием Р некоторогозначения Рпр, которое больше верхнего предела измеряемого усилия, но меньше критического усилия, вызывающего разрушение30 гибкой пластины 1, силовая пружина 5 перестает удерживать гибкую пластину 1 в прижатом ко всем трем опорам О, Ч, О/состоянии и она, поворачиваясь вокруг опоры О или двух опор Ч, Ю, опирается на один35 из упоров 6 и предохраняется от разрушения.Лунка под опору ЧЧ выполнена так, чтобы в крайнем положении, когда пластийалежит на упоре 6(см, фиг, 3), конец опоры И/40 не выходил бы полностью из нее. Лунка подопору Ч выполнена в виде поперечной канавки с возможностью смещения этой опоры в поперечном направлении, обеспечиваякомпенсацию неточности расположения45 опор,Поворот гибкой пластины относительнокрайней опоры О показан на фиг. 3, Приэтом, из условия равновесия, когда измеряемое усилие Р = Рпр, следует50 Ео + (В - А) = Рпр( + В),где Го - усилие пружины в момент, когда Р=В - расстояние от опоры О до линии,соединяющей опоры Ч и ЧЧ;А - расстояние от линии, соединяющейопоры Ч и ЧЧ, до центра приложения силыЕо,1 - расстояние от линии, соединяющейопоры Ч и ЧЧ, до свободного конца гибкойпластины,193279 А В - А 1+8 бьт иг Поворот гибкой пластины относительно внутренних опор Ч и МI показан на фиг. 4, ПрЬ этом, из условия равновесия, когда изме яемое усилие Р = Рлр, следуетР.А= Р.,.Указанные расстояния А, В,связаны мекду собой следующим соотношением; Крайняя опора 0 и опоры Ч и ЧЧ могут ь поменяны местами относительно своного конца гибкой пластины,В целях предотвращения выпадения льчатых опор Ч, ЧЧ из лунок при воздейФормула изобретения 1. Полупроводниковый преобразовате ь усилий, содержащий чувствительный эл мент в виде закрепленной одним концом гибкой пластины, йа которой размещены теМзометрические элементы, соединенные с измерительной аппаратурой, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повйщения1.надежности за счет обеспечения защиты от перегрузки в обоих направлениях измеряем го усилия миниатюрных преобразовател й, он снабжен ограничительными у орами, расположенными с обеих сторон свободного конца гибкой пластины, пружиной итремя опорами. при этом закрепление глебкой пластины осуществлено йружиной,ствии перегрузок в направлениях. отличных от измеряемого усилия, в качестве защиты использованы два неподвижных стержня 1 (фиг, 1), При этом зазор в отверстиях гибкой 5 пластины составляет порядка четверти диаметра лунки под опору В/, как это показано на фиг, 2, В другом случае, эти стержни (в количестве, например, шести штук) могут быть расположены по периметру тибкой 10 пластины,При использовании изобретения в ми, ниатюрных преобразователях, имеющихгибкую измерительную пластину, выполйенную из монокристаллического материа ла, обеспечена защита ее от перегрузок влюбых направлениях. 20 поджимающей конец гибкой пластины ктрем опорам, две из которых размещены в выполненных в гибк.ой пл.астине лунках, причем две опорй размещены на одинаковом расстоянии от свободного конца гибкой 25 пластйны.2, Преобразователь йо и, 1, о т л и ч а ющ и й ся тем, что, с целью повышения надежности за счет обеспечения защйты от перегрузок, действующихв направлениях; ЗО отличных от измеряемого усилия, ой снабжен неподвижными стержнями, размещеннымив выполненных в гибкой пластине отверстиях илипо еепериметру с зазором, меньшим половины диаметра лунки под од нуиэопорСоставитель В.3 аседателевТехред М,Моргентал Корректор А,Обручар Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5
СмотретьЗаявка
4931684, 04.04.1991
в. С. Заседателев и О. В, Шелковый
МПК / Метки
МПК: G01L 1/22
Метки: полупроводниковый, усилий
Опубликовано: 07.02.1993
Код ссылки
<a href="https://patents.su/4-1793279-poluprovodnikovyjj-preobrazovatel-usilijj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Полупроводниковый преобразователь усилий</a>
Предыдущий патент: Устройство для зондовых измерений температурных параметров разреженных ионизованных газовых потоков высокой скорости
Следующий патент: Измеритель крутящего момента
Случайный патент: Пневматический датчик нагрузки, преимущественно