Устройство для измерения сил сцепления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 140778 (21) 2645732/18-10 С 01 М 19/04 С 01 Ь 1/08 с присоедииениеч заявки Но(23) Приоритет Государственный комитет СССР ио делам изобретений н открытий.781(088,8) Опубликовано 300980, Бюллетень М 36 Дата опубликования описания 300980 А.М. Амельянец, Е,А. Амелина, Н.В. Перцов, Е.Д. Щукин и Р.К. Юсупов(72) Авторы изобретения Московский ордена Ленина и ордена Трудового КрасногоЗнамени государственный университет им. М.В. Ломоносова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛ СЦЕПЛЕНИЯ Цель достигается тем, что устройство для измерения сил сцепления снабжено бесконтактным измерителем перемещения подвижной части преобразователя и системой управления, выполненной в виде реле с импульсно управлением и двойного дифференциа 1 ора, последовательно соединенного с ждущим мультивибратором, при этом выход измерителя перемещения связан с входом двойного дифференциатора, а выход мильтивибратора соединен с входом запуска цифрового измерителя тока и через его переключатель режиИзобретение относится к области технической физики, точнее к устройствам для измерения сил, и предназначено для исследования контактных взаимодействий конденсированных фаз,Известно устройство для измерения сил, содержащее магнитоэлектрический преобразователь и снабженное оптическим микроскопом д я увеличения очноети измерений путем учета реакции пружины преобразователя 11.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения сил контактных взаимодействий конденсированных 15 фаз 2). Оно содержит электромеханический превбраэователь магнитоэлеК- трической системы и источник тока, подключенный к его рамке через измеритель тока, Для учета реакции пру жины преобразователя и регистрации .силы разъединения образцов преобразователь с образцами помещен в рабочую полость сканирующего электронного микроскопа.Такое устройство допускает исследования только в вакууме; некоторые образцы нельзя исследовать из-за ,распыления их электронным пучком 30 микроскопа; укаэанный пучок заряжает поверхность образцов, исКажая условия эксперимента. Устройство не автоматизировано - регистрация разъединения образцов осуществляется визуально, что требует обязательного присутствия и внимания оператора, уменыаает точность измерения силы. Надежность устройстванизка, так как преобразователь подвержен механическим повреждениям вследствие ударов, происходящих после, разъединения образцов под действием тока и рамке.Цель изобретения - повыаение точности измерений.мов запуска - с входом реле., контакты которого включены параллельно преобразователю.На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - упрощенная конструкция механической части предлагаемого устройства.Устройство содержит двойной.дифферрнциатор 1, бесконтактный измеритель 2 перемещения, цифровое табло 3 измерителя 2, ждущий мультивибратор 4, электромеханический преобра зователь 5, источник б тока, реле 7 с импульсным управлением, цифровой измеритель 8 тока, контакты 9 реле 7, кнопку 10.На фиг. 2 изображены образцы 11, 12, противовес 13, светодиоды 14, шторка 15, фотодиод 16.Устройство состоит из электромеханического преобразователя 5, например, магнитоэлектрической системы, к 2 О входу которого подключены источник б и цифровой измеритель 8 тока, внизу подвижной рамки укреплен образец 12, а сверху - противовес 13 с цилиндрической непрозрачной шторкой 35. Установленный на микроманипуляторе образец 11 размещеноколо образца 12. Над шторкой 15 установлен фотодиод 16, а под ней в одной плоскости с фотодиодом 16 - веододы 14, при чем указанная плоскость перпендикулярна к оси шторки 15, Фото- и светодиоды подключены к электронному блоку бесконтактного измерителя 2 перемещения, аналоговый выход которого соединен с цифровым табло 3, например цифровым вольметром постоянного тока, и через последовательно соединенные двойной дифференциатор 1 и ждущий мультивибратор 4 - с входом запуска измерителя 8 тока и далее 4 О через переключатель режимов запуска измерителя - с первым входом реле 7 с импульсным управлением. Контакты 9 реле 7 подключены параллельно преобразователю 5. Второй вход реле 7 сое динен с кнопкой 10.Устройство работает следующим образом.Электрическийток источника б проходит через рамку электромеханического преобразователя 5, создавая приложенный к ней момент, величина которого пропорциональна силе тока 3,измеряемой цифровым измерителем 8 в режиме с внутренним запуском. Указанный момент уравновешивается моментами взаимодействия образцов 11, 12 иреакции пружины преобразователя 5. Последний обусловлен конечным расстоянием Х между образцами 11, 12 висходном положении. Под действием 6 Отока в рамке образец 12 сначала перемещается на это расстояние, измеряемое бесконтактным измерителем 2 перемещения и индицируемое цифровымтабло 3, а затем поджимается к об 11. Сила поджнма Гп определяз условия равенства нулю суммыов, приложенных к подвижнойпреобразователя 5, по Формулеп 1 (имомент, обусловленныйдействием тока;Мг - момент реакции пружины;расстояние от оси вращениярамки до точки соприкосновения образцов 11, 12,причем МЛ = Кл (3)3 М = Кг (Х) Х,где КА, К г - экспериментально определенные коэффициенты пропорциональности (практически константы).После измерения силы поджима измеритель 8 переключается в режим свнешним запуском, ток источника буменьшается до нуля и затем меняетзнак, Сила разъединения образцов Еропределяется по Формулегр: - - (и, + и,),где М - момент, обусловленный действием тока.Таким образом, для определения Ррнужно измерить М или ток во времяразъединения образцов 11, 12,Уравнение движения образца 12 разцуется имоментчастигде ип имеет вид л,агде М - моменты, приложенные к образцу 12;3 - момент инерции рамки с образцом 12;время.Дс разъединения образцов 11, 12, и;, = 0 и соответственно д 2 х/дй = О.2 2 Во время раэъедянения образцов 11,12И; - М+ Иг и дгх/д Ф 0 образец 2 движется с ускорением. Пропорциональное Х (с) напряжение с выхода измерителя 2 перемещения поступает на вход двойного дифференциатора 1, выходное напряжение которого пропорционально О 2 Х/0 . От изменения этогогнапряжения запускается ждущий мульти- вибратор 4, его выходной импульс с нормированными параметрами запускает измеритель 8 тока и через его переключатель режимов запуска поступает на первый вход реле 7. Оно с задержкой на время измерения тока шунтирует контактами 9 рамку преобразователя 5, в результате чего . Миг-М -0 где и, - момент индукционного тока в рамке, направленный против момента, вызываюЪего движение рамки. Снятием тока источника б с рамки и электрическим демпфированием предотвращаются механические повреждения преобраэоьателя 5.После считывания соответствующих теку во время разъединения образцов 11, 12 пок.-заний с табло измерителя 8 последний переключается в режим внутреннего запуска и источником б устанавливается равный нулю ток вцепи измерителя 8. Нажатием кнопки 10 на второй вход реле 7 подается импульс, вызывающий размыкание контактов 9. Устройство готово к следующему измерению.Чувствительными элементами измерителя 2 перемещения служат противо 5 Фаэно возбуждаемые светодиоды 14 и Фотодиод 16 выходное напряжение Фотодиода 16 зависит от величины, а его фаза от направления перемещения шторки 15. Размещением шторки 15 на противовесе 13 достигается возможность исследования образцов 11, 12 в. жидких средах. Чувствительные элементы 14, 16 измерителя 2 не реагируют на изменения состава атмосферы, так 15 что механическая часть устройства может быть вакуумирована или заполнена газообразной и тому подобной средой.Конструкция реле 7 предусматрива- Щ ет замыкание контактов 9 с уменьшением напряжения питания ниже заданного предела. Этим достигается защита преобразователя 5 при включении и выключении устройства от неисправностей электрической схемы,случайных ударов, при транспортировке.Коэффициенты К, К практически являются константами, поэтому табло 3 и измеритель 8 калибруются непосредственно в единицах силы.Таким образом, снабжение устройства бесконтактным измерителем перемещения подвижной части позволяет повысить точность измерений, а соединение выхода измерителя перемещения с измерителем тока и преобразователем дополнительно повысить точностьизмерений, одновременно автоматизировать их и повысить надежность устройства. Формула изобретенияУстройство для измерения сил сцепления, содержащее электромеханический преобразователь, например, магнитоэлектрической системы, соединенный с источником и измерителем тока,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности, оно снабжено бесконтактным измерителем перемещения подвижной части преобразователяи системой управления, выполненной ввиде реле с импульсным управлением идвойного дифференциатора, последовательно соединенного с ждущим мультивибратором, при этом выход измерителя перемещения связан с входом двойного дифференциатора, а выход мультивибратора соединен с входом запускацифрового измерителя тока и черезего переключатель режимов запускас входом реле, контакты которого включены параллельно преобразователю.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Яминский В.В. Взаимодействиенеполярных твердых частиц в средахразличной полярности. Дисс. на соиск.учен. степени кандидата хим, наук. М.,1976 (Институт физ. химии АН СССР)с. 82-90.2. Тезисы докл. "Седьмая всесоюзная конференция по коллоидной химиии физико-химической механике". Окт.1977, Минск, с. 221 (прототип)./ РедактЗа иал ППП фПатент", г. У ород, ул. Проектная, 4 7184/39 Тираж 1019 ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Ра а ааае "