Магнитоупругий датчик усилий

техйлчесиойолбавоока МьА ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 1207,78 (21) 26 45595/18-10с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 070780. Бюллетень Йо 25Дата опубликования описания 070780 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения В, ф. Егоров Новокуэ н ецкое отделение Уральского научно" исследов ательс кого(71) Заявитель.и проектного института строительных материалов 54) МАГНИТОУПРУГИИ ДАТЧИК УСИЛИИ Изобретение относится к технике для измерения сил, а точнее к датчикамм, ос нов анным на изменении магнитных свойств. материала в зависимости от нагрузки.Известны магнитоупругие датчики усилия, работаюцие на сжатие и представляюцие собой нагружаемый магйитопровод с четырьмя симметрично расположенными отверстиями 1). В отвер" стиях диагонально расположены обмотка возбуждения и измерительная обмотка. Так как обмотки взаимно смецены на 90 о, при подаче напряжения в обмотку питания и отсутствии наг руэки на магнитопровод, ЭДС в измерительной обмотке равна нулю 1,При наличии упругой деформации магнитопровода, величина магнитной проницаемости тела датчика в направ лении деформации изменяется, что вызывает нарушение симметрии магнитного потока и появление в измерительной обмотке ЭДС пропорциональной нагрузке.25Наиболее близким по технической суцности к предлагаемому является магнитоупругий датчик усилий, в котором питаюцая и измерительная обмотка размецена на дополнительных 30 П-образных магнитопроводах, вставленных диагонально в отверстия наг-ружаемого магнитопровода. Применениедополнительных магнитопроводов позволяет получить существенно большуючувствительность в результате болееполного использования для измерениянагружаемого объема датчика, а такжелегко реализируемой возможности раз"мещения на дополнительных магнитопроводах большого, по сравнению сизвестным, числа витков 2),Недостатком этого датчика явля-е 1 ся йейолное использование в измерительных целях нагружаемого объема магнитопровода, жк как практически используется лишь часть магнитопровода, заключенная между отверстиями,Цель изобретения - повышение точности измерений.Эта цель достигается тем, чтонагружаемый магнитопровод размещенмежду стержнями дополнительных магнитопроводов, а поверхности соприкосновения магнитопроводов выполнены с конусностью относительно осисимметрии датчика. А так же тем, чтодополнительные магнитопроводы имеютП-образную форму, а нагружаемый магнитопровод выполнен из набора квадратных пластин со срезанными углами,причем линии среза попарно параллельны диагоналям квадратов.На фиг, 1 дана фронтальиая проекция предлагаемого датчика;на фиг.2вид предлагаемого датчика по стрелке А 1 на фиг. 3 - основной и 11-об"разный магнитопровод перед сборкой 1на Фиг, 4 - то же магнитопроводы после сборки,11 редлагаемый магнитоупругий датчик усилий (фиг.1 и фиг.2) набирается из пластин трансформаторнойстали квадратного сечения со срезанными углами,причем линии срезапопарно параллельны диагоналям квадрата. В наборе упомянутые линии образуют плоскости, по которым наг ружаемым магнитопроводом 1 при сборке, расклинивают стержйи дополнителЬных магнитопроводов 2. В целях лучшей 20деформируемости дополнительным магнитоправодам придана 11-образная форма. На дополни тельных Б-образных маг нитопроводах (фиг. 2), соосно охватывающих нагруженный магнитопровод под углом 45 ок направлению действующего уоилия, надето по две катушки с обмотками: на одном, например обмотка возбуждения 3, на другом в ,измерительная обмотка 4, В целях упрощения изготовления 11-образные магнитопроводы имеют одинаковые размеры и креплятся с противоположных сторон нагружаемого магнитопровода.35Практически, контактирующие повер- хности основного и дополнительных магнитопроводов не параллельны, а имеют некоторую конусность, обеспе чивающую при сборке плотную посадку основного магнитопровода, расклинивающего дополнительные П-образные магнитопроводы. Для обеспечения такой посадки конусность контактиру ющих поверхностей основного магнитопровода делается (например, в процессе шлифовки) больше конусности внутренних поверхностей О-образную магнитопроводов (см. Фиг.З, где представлены основной магнитопровод 1 и дополнительный,2 перед сборкой) .На фиг.4 даны те же магнитопроводы после сборки. (Второй магнитопровод и катушки на Фиг.З и Фиг.4 условно не показаны) . Соотношение конуснос" тей нагружаемого и дополнительных магнитопроводов должно быть выбрано таким образом, чтобы абсолютнаявеличина деформации основного маг" нитопровода под действием макси мальной величины измеряемого усилия была гораздо меньше величинывзаимного упругого смещения стержней дополнительного 11-образногомагнитопровода в результате раскли нивания, т,е, должно выйолнятьсяусловиеь 0(О-Ь)где д 0 - максимальная деформациясжатия нагружаемого магнитопровода под действиемизмеряемого усилия;О - лобовой размер (см.фиг,З)нагружаемого магнитопровода;О - исходное (до сборки) расстояние между стержнями11-образного магнитопроводав месте фиксирования лобового размера основного магнитопровода (см. Фиг,З ифиг.4) .В исходном состоянии, т.е. при отсутствии нагружаемого усилия и при данном напряжении на обмотку возбуждения, ЭДС в измерительной обмотке равна нулю, ввиду того,что указанные обмотки взаимно смещены на 90 о. При нагружении датчика меняется величина магнитной проницаемости в направлении действующей силы и в результате наведенной такимобразом магнитной анизотропии появляется ЭДС в измерительной обмотке.Положительный эффект предлагаемого датчика заключается в увеличении выходного сигнала датчика, а также в улучшении линейности выходной характеристики эа счет замены контактной поверхности с цилиндрической на плоскую,Формула изобретения1, Магнитоупругий датчик усилий,содержащий расположение по оси егосимметрии, ортогональной направлениюприложения усилия, нагружаемый магнитопровод и дополнительные магнитопровода с размещенными на них обмотками возбуждения и измерительными,установленными под углом 45 о к направлению усилия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности измерений, нагружаемый магнитопровод размещен между стержнямидополнительных магнитопроводов; аповерхности соприкосновения магнитопроводов выполнены с конусностьюотносительно оси симметрии датчика.2. Датчик по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что дополнительные магнитопроводы имеют П-образнуюФорму.3. Датчик по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что нагружаемый магнитопровод выполнен иэ набора квадратных пластин со срезанными углами, причем линии среза попарно параллельны диагоналям квадрата,Источники информации,принятые во внимание при экспертиэе1. Твердин Л.М. и др. Автоматические устройства с машиноупругими преобраэователями, М.,Энергия, 1974, вып.517, с.96.2, Авторское свидетельство СССР 9 240303, кл.6 01 Ь 1/12, 1968 (прототип) .746213 кав 4095/13 одписное ЦЙИИПИ по 113035, . 4/5Тираж 1019 ПГосударственного комитета СССРделам изобретений и открытийМосква, Ж, Рауюская наб., д филиал ППП Патент , Ужгород, ул. Проектная Г а Составитель Н. Вовчук Редактор Н. Шильникова Техред А. Щепанская КорректорГ, Решетник