Устройство для измерения статического усилия

(9 я)5 0011 1/ ОСУДА Р СТВ Е Н Ы Й, КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ и ОТКРЫТИЯИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (71) Институт горного дела СО АН СССР (72) М,В.Курленя, Г.Б.Кирсанов, В.И.Клишин, Х,Б.Ткач и В.В,Трубицын(56) 1,Бауманн Э. Измерение сил электрическими методами, М.: Мир, 1978, с, 207,2,Нуберт Г.П. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. Л,: Энергия, 1970, с. 312-313, рис. 4-164, табл, 4-6-2. Изобретение относится к области измаия статического усилия в различных обтях техники. Известно устройство для измерения силы, сущность работы которого в там, чта преобразуется сила в электаический сигнал, представляющее собой резисторный датчик с потенциометрической схемой, содержащей упругий элемент с расположенным внутри него множительным механизмом, выполненным в виде стойки, жестко закрепленной на корпусе упругого элемента, рычага, малым плечом шарнирно соединенного с упругим элементом, а большим плечом контактирующего с преобразователем деформации упругого элемента (1). Недостаткам известной конструкции является низкие точность и надежность измерения, вызываемые ступенчатым изменением сопротивления резистора, нестабильностью переходного сопротивления контакта и трением между контактом и резистором,(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО УСИЛИЯ(57) Сущность изобретения: устройства содержит чувствительный элемент 1, выполненный в виде злектаопроваднога стержня, охваченного зарядовой обкладкой 8, Зарядовая обкладка выполнена в виде спирали, последний виток которой замкнут на себя, и подключена к преобразователю электрического заряда. Межд, чувствительным элементам 1 и зарядовой обкладкой 8 установлена кольцевая изолирующая прокладка 3. Устройство защищено экраном 9. 6 ил. Известного устройство для измерениядинамической силы, содержащее установленный на основании чувствительныйэлемент, охватывающие разомкнутые зарядовые обкладки, вокруг которь 1 х установленэкран, при этом для измерения параметровобкладки соединены с преобразователемэлектрического заряда, выход которого подключен к измерительному прибору(21. В качестве преобразователя электрическогосигнала используется акселерометр, преобразующий ускорение в электрический сигнал, что предопределяет областьприменения - измерение динамическихусилий. Недостатком известного устройствявляется невозможность замера статического усилия,Целью изобретения является обеспечения замера статического усилия при одновременном упрощении операции по замеру.Это достигается за счет того, чта в устройство для измерения статического усилия,содержащее установленный на а" нованиичувствительный элемент, охватывающие его разомкнутые зарядовые обкладки, вокруг которых установлен экран, при э-ом зарядовые обкладки соединены с п реобразователем электрического заряда, выход которого подключен к измериг.льному прибору, введена изолирующая прокладка, установленная между чувствительным элементом, выполненным в виде электро- проводного стержня, и зарядовой обкладкой, выполненной в виде спирали, последний виток которой замкнут на себя.Такое выполнение устройства упрощает операции по процессу замера, повышает точность замера и обеспечивает замер статицеского усилия.На фиг. 1 иллюстрирует принцип рабаты устройства; на фиг. 2 показано устройство для измерения величины статического усилия с кольцевой разомкнутой зарядовой обкладкой; на фиг,3 - то же устройство с зарядовой обкладкой, выполненной в виде спирали; на фиг. 4 - поперечный разрез устройства на фиг. 3; на фиг. 5 - устройство с зарядовой обкладкой. выполненной в виде спирали, последний виток которой замкнут сам на себя; на фиг. 6 - электрическая схема измерения электростатического заряда. Устройство для измерения статического заряда содержит станину 2 с установленным на ней стержнем 1, служащлм датчиком гри измерении, Е,округ стержня 1 с зазооом 4 монтируют кольцевой изолятор 3, выполненный из электрического материала, который охватывает зарядовая обкладка 5, выполненная не замкнутой. Последняя соединена с приемником 6 электростатического заряда, при этом соединение может быть осуществлено через экранируемый проводник 7. Обкладка 5 может быть выполнена в виде спирали 8 (фиг. 3-5). В этом случае последний виток спирали 8 замкнут сам на себя (фиг, 5). Электрическая схема измерения электростатического заряда, приведенная на фиг.б, содержит мост постоянного тока, состоящий и элементов Т 1, Т 2, йз, К и В 5 В диагональ питания моста через выключатель Вк 1 включен источник питания, а в измерительную диагональ моста включен измерительный прибор. Т 1 и Тг - полевые транзисторы типа КП 805 И с зарядовой связью затвора, которые можно разрядить на корпус прибора через резисторы К 1 и й 2 и ВК 2, Позицией 9 обозначен экран.Принцип работь 1 устройства для измерения статической силы.При нажатии на стержень - датчик 1 силой Р происходит продольная его деформация. в результате которой образуется ста 5 фиксирует его величину, Как показали зкс 40 45 1. Изменяя силу Р, приложенну:о к стержня, получают изменение тока в измерительной 20 25 тический заряд на поверхносги стержня 1, Одновременно он же образуется на кольцевой обкладке 5, и церез проводник 7 приемник 6 электростатического заряда перименты, величина статического заряда пропорциональна прикладываемому статическому усилию, По показанию приемника электростатического заряда и определяют величину статической силы, приложечной кстержню-датчику 1,Целесообразно использовать кольцевую зарядовую обкладку 5 в виде спирали 8 (фиг. 3,4,5), В этом случае происходит усиление сигнала, подаваемого на приемник злектростатицеского заряда, При выполнении устройства со спиралью (фиг.5), последний виток которой замкнут сам на себя, повышается точность измерения, так как устройство изогируется от влияния внешней средыьЭкраном при этом глужит последний виток спирали 8,Электрическая схема работает слсдующим образом. Затворы Т 1 соединяются с корпусом, а Т 2 - с кольцевым проводником, Транзисторы Т 1 и Т 2 включены по схеме усилителя мощности (истоковый повторитель), Выключателем Вк 2 снимаются "аряды с затворов транзисторов Т 1 и Т, Мост балансируется с помощью В, Так как на затворе Т 1 нулевой заряд затвор присоединен к корпусу), то сопротивление перехода отток- сток заряда принимает величину, соответствующую нулевому заряду затвора, Затвор Т 2 предварительно разряжается на корпус через В 2, Вк 2,Балансируя мост сопротивлением Г, доучиваются нулевого тока ь измерительной диагонали моста. Стрелка микроамперметра устанавливается на отметку "0". т.е. посредине шкалы. При нагружении стержня 1 силой Р снимают показания с измерительного прибора в связи с накоплением заряда на стержне диагонали моста, причем зависимость изменения заряда на сьемном электроде пропорциональна веллчине прикладываемой силы,Применение предлагаемого способа позволяет повысить точность измерения статического усилия при упрощении процесса замера. Ф ар мула изобретения Устройство для измерения статическогоусилия, содержащее установленный на основании чувствительный элемент, охватываюшие его разомкнутые зарядовыеобкладки, вокруг которых установлен экран, при этом зарядовые обкладки соединены с преобразователем электрического заряда, выход которого подключен к измерительному прибору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения,в него введена изолирующая прокладка, установленная между чувствительным элементом, выполненным в виде электропроводного стержня, и зарядовой обкладкой, выполнен ной в виде спирали, последний виток которой замкнут на себя.1760382 Составитель В.КурбатоваТехред М,Моргентал Редакто рректор М,Шароши аказ 3180 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 45 изводственно-издательскии комбинат "Патент", г. Уж