Силомоментный датчик

/22, 1987. видет601 1 1 Й ДАТЧИ сится к у и момент ашиностро ть изобое(54) СИ (57) Из для из найти борост ОМОМЕНТНЬ бретение атно рения усилий именение вм оении. Сущнос троиствам в и может ении, приения: датамжет ГОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское с еМ 1155878, кл. Изобретение относится к устройств для измерения усилий и моментов и мо найти применение в машиностроении, приборостроении, в частности в средствах для измерения нагрузок от оборудования,Целью изобретения является повышение точности и расширения диапазона измерений,На фиг, 1 представлен вариант выполнения тензометрического силомоментного датчика; на фиг, 2 предсгавлена схема расположения восьми чувствительных элементов (группа 1 - четыре элемента, группа 2 - четыре элемента) с наклеенными на их гранях тензорезисторами - измерителями деформаций; на фиг, 3 представлены электрические схемы соединения тензорезисторов.Силомоментный датчик (фиг,1) содержит две группы чувствительных элементов по четыре в каждой. Четыре чувствительных элемента 1 первой руппы размещены симчик содержит две группы четьрех чувствительных элементов, размещенных симметрично относительно продольной оси датчика, на каждом чувствительном элементе первой группы попарно на середине противоположных граней размещены по два тензорезистора, а на каждом чувствительном элементе второй группь размещены по четыре ензорезистора на середине граней. В устройстве также содержатся четыре пары тензорезисторов, размещенных попарно на концах противоположных граней второй группы чувствительных элементов, и восемь термокомпенсационных тензорезисторов, оазмещенных на силовоспринимающем фланце, 3 ил. метрично относительно продольнои оси датчика, а продольнье оси пеовой группы чувствительных элементов попарно совпадают и расположены перпендикулярно оси датчика.Четыре чувствительных элемента 2 второй группы размещены параллельно продольной оси датчика и связывают между собой два силовоспринимающих фланца 3 и 4,На каждом чувствительном элементе 1 первой группы попарно на середЛне противоположных граней размещены по два тен зорезистора 5, а на каждом чувствительном элементе 2 второй группы размещены по четыре тензорезистора 6 на середине их граней.Четыре пары тензорезисторов 7 размещены попарно на концах противополо.кных граней второй группы чувствительных элементов 2 и одинаково отстоят от и полол ь ной оси датчика.10 15 20 30 35 ли 50 Восемь термокомпенсационньх тезорезисторов 8 размещены на силовоспринимающем фланце 3 в местах жесткого . Гкрепления чувствительных элемен, ов.Гензорезисторы первой группы чувствительных элементов находятся на их веохн их и нижних гранях, причем тензорезисторы 81, 82, ВЗ, 84, 829, 830, 831, 832 чувствительных элементов первой группы соедлнены в два полумоста ФИГ,За, б), в одно плечо каждого из коорых включены последовательно тензорезлсторы 81. 82 и 829, 830, размеценные на одном чувствительном элементе, а В другоетензорезисторы 83, 84 и 831, 832 чувствительного элемента симметоичного первому.1 ензореэистооы Втопой Группь чувствительных элементов соединены в четыре полумоста, где в первое плечо пеовых двух фиг,З гд) последовательно вклочены тензорезисторь 813, 814 и 815, 816, размещен;-ые на середине противоположных граней ОДНОГГЭ ЧУВСТВИТРЛЬНОГО ЭЛРМРНТа, а ВО БТО- рое плечо - тензорезисторы 817, 818 и 819, 820, размещенные на середине противополых грачей чувствительного элемента, слмметричного первому чувствитсльному ЭЛРМЕНТУ,В одно плечо третьего полумоста (фиг. Зв) последовательно Вклочены Восемь тен 821 822 823 82 1 825 82 в 827, 826, размешенных на середине противоголожных Гранях чувствительньх элементов, 13(. Вгороо плечо третьего полумоста последо;.,а Тельно Вклочаны восемь тензорезистс ров Гтермокомпансационьх) 833, 834, 835, 836, 8 - г 7 о Р (О "40В какдое плечо четвертого полумоста (1 Г,Зе) последовательно включены тензорезисторь 815, 816 и 819, 820, одинаково размещ(.нные на концах чувствитель,ы. элементов относлтельно продольнол оси датчика.Приложенная к силовоспринимаОЩли фланцам силомоментного датчика внешняя сила и момент, Векторы которых произвольно ориентированы в пространстве, могут представляться проелциями на оси системы координат, жестко связанной с датчиком,При этом вектор силы Р представляется ,(иг 2) проекциями Рх, Ру, Р, а вектор момента 1 Л представляется аналогично тремя проекциями Мх, Уу, М. Поэтому для измерения Векторов сил и моментов достато но знать Вели инь шести проекций этих векторов.Каждая измеряющая полумостовая цепь силомоментного датчика производит Гзмерение одной из шести проекций. Поэтгзму количество измеряюцих цепей равно вести,Все полумостовые цепи, составленные из тензорезисторов 81,84, а также 813.828, измеряют усилия и момент по дефсрмации растяжения и сжатия. Нечувствительность измеряющих полумостовых цепей к деФормациям от изгиба обесгечявается размещением тензорезисторов попарно посередине противоположных граней чувствительных элемепов и соединением их последовательно. Нечувсвитегьность цепей,; скручиванию Обеспечивается гклочением пао тензорезисторов. размещенных на симметрично расположенньх чувствлтельных элементах, в разные плечи одной мостовой схемьп акое включение обеспечивает и температурную омпенса(ию,Полумостовая цепь, образованная из тензорезисторов 85812, измеряет момент по деформации изгиба. Нечувствительность измеряощих полумостовь ц( пей к деформациям растякения-сх(атия, скручлвания и температуры обеспечивается размещением тензорезисторов попарно на противоположные грани чувствительных элементов вблизи заделки и вклочением этих тензоргзисторов в разные плечи полумостовой СКО,ТЫПрактически полностью исклочается ИСКажЕНИЕ рЕЗуЛЬтатОВ ИЗМЕрЕНИл, ЧтО ЗНачлтельно повышает точность измерения,В связи с тем, что чувствительные элементы слломомРнтнОГО Датчика работают на рас, я кеие-сжатие повышается (есткость датчика и расширяется длапазон измерения,Формула изобретения Силомоментньй дат ик, содер(ац две Группы четырех чувствительных элеметов, размещеннь х симметрич;( относительно оопольной Оси датчика, Гродолнь,е О( и пе 1 эвой Группы чувстВитРлььв эл-ленто( попарно сОВГ 1 адают и располокень; пеогенв 1- кулярно друг другу и к пролольол Ос датчика, а продольные оси четь;Оех чувств- тельных элементов Второй группы., паоаллельные продольной Оси датчика, Связьгваот межДу собой два силовоспрлнимающих Фланца, прлчРм на каждом чувствительном элементе первой группы попарно на сеоедине противоположных гранеи размещены по два тензорезистора., а на ках(- дом чувствительном элементе зто 1 эоЙ группы размешены по четыре тензорезистсра на середине их граней. о т л и ч а ю щ и йС Я ТЕМ, ЧТО, С ЬЕЛЫО ПОВЬШЕНИЯ ТОНОСТИ И расширения диапазона измерен.Й, в него дополнительно Введены четыре паоы тензорезисторов, размещенных попарно на,о- цах противоголожных гране; второй5 10 15 20 25 30 35 40 45 группы чувствительных элементов и одинаково ОтстОящих От прадагьнай аси датчика, и восемь термоко пенсационнцхтенэорезисторав, размещенных на силовоспринимаоцем фланце при этом концц чувствительных элементов жестко защемлены в силавоспринимающий фланцах, а тензааезисторы первой группы чувствительных элементов находятся нд их верхних и нижних гранях, причем тензорезисторы чувствительных элементов первой группы соединены в два полцмоста, в одно плечо каждого из которых включены последовательно тензарезисторы, размещенные на одном чувствительном элементе, в другое - тензорезигторы чувствительного элемента симметричного гэразму, а тензорезисторы втаоой гауппы чувствительных элементов соединены в четыре полуласта, в первое плечо первых двух иэ которых последовательно включены тензореэистары, размещенные на середине противоположных граней одного чувствительного элемента, а ва второе плечо - два тензарези"тора, размещенные на середине противоположных граней чувствительного элемента, симметричного первому чувствительному элементу, в одно плечо третьего палумоста включены последовательно цэсемь оставшихся тензорезисторав, размеценных на середине противоположных граней чувствительных элементов, во второе плечо - восемь гермокомпенсационных тензорезистаров, а в каждое плеча четвертого попумоста последовательна вкпочены четыре тензорезистора, одинаково размещенные на концах чувствительных элементов относительно продольной оси датчика.Формула изобретения Силамаментный датчик, содержащий две группы четырех чувствительных элементов, размещенных симметрично отноСительно продольной оси датчика, прадогьные оси первой группы чувствительных элементов попаана совпадают и расположены перпендикулярно друг другу и к продольной оси датчика, а продольные оси четырех чувствительных элементов второй группы, параллельные продольной оси датчика, связывают между собой два сила- воспринимающих фланца, паичем на каждом чувствительном элементе первой группы попарно на середине противоположных грачей размещены пс да тан орезистара, а на каждом чувствитепьюм зле.е;те вто. рой группы размещены па четыре тензорезистора на середине их граней, о - и и ч а ющ и й с я те.л, чта, с целью позь ше Ия точности и расширеНя диапаза э измерений в него дополнитеп но вредены четыае паоы тензарезистарав, размещенньх попарно на концах противопапожнцх граней второй груг;пц ЗувствТелег:.х эпеГвитав и оди на ко в о отстоя щи: От и радо. ьн с й оси датчика, и восемь термокомггенсацианн х тензарезисторов, размеьценнь х на силовоспаинимающем фпанце, при этом концы чувствитель цх элементов жес-.ко защемле ы в силовоспринимающих фланцах, а те зореэисторы первой группы увствительньх элементов находятся а их верхних и нижних гранях, причем тензорезисторы чувствительных элементов первой группы соединены в два полумаста, в одно плечо каждого из которых включены последовательно тензорезистоац, размещ нные на одно;л чувствительном элементе, в другое - тензорезистоаы чувстглтепьнаго элемента симметричнога первому, а тензорезисторы второй группы чувствителььх элементов соединены в четыре полумоста, в первое плечо первых двух из которых последовательно вклаченц тензарезистарц, размещенные на середине противоположных граней одного чувствительного элемента, а во второе плечо - два тензорезистора, размещенные на середине противоположных граней чувствительного эпемеа, симметричного первому чувствительному элементу, в одно плечо третьего полумаста включены последовательно восемь оставшихся тенэорезистаров, размещенных на середине противоположных граней чувствительных элементов, во второе плечо - восемь термокомпенсационнцх тензорезисторов, а в каждое плечо четверто.а полумаста последовательно включены четцре тензарезистора, одинаково размещенные на концах чувствительных элементов относительна продольной оси датчика,