CS242764B1

CS242764B1 - Composite force transducer

Info

Publication number: CS242764B1
Application number: CS826306A
Authority: CS
Inventors: Karel Brabec
Original assignee: Karel Brabec
Priority date: 1982-08-31
Filing date: 1982-08-31
Publication date: 1986-05-15
Also published as: CS630682A1

Abstract

Zařízení se týká snímačů síly a řeší pojištění měrného členu umožňující určit přetížení snímače, anebo vytvoření snímače s více rozsahy. Složený snímač síly obsahuje alespoň dva měrné členy s rozdílnými kapacitami. Každý měrný člen s vyšší kapacitou slouží jako mechanická pojistka pro měrný člen s nižší kapacitou.The device relates to force sensors and solves the insurance of the measuring element allowing to determine the overload of the sensor, or to create a sensor with multiple ranges. A composite force sensor contains at least two measuring elements with different capacities. Each measuring element with a higher capacity serves as a mechanical fuse for the measuring element with a lower capacity.

Description

(54) Složený snímač síly(54) Composite force sensor

Zařízení se týká snímačů síly a řeší pojištění měrného členu umožňující určit přetížení snímače, anebo vytvoření snímače s více rozsahy. Složený snímač síly obsahuje alespoň dva měrné členy s rozdílnými kapacitami. Každý měrný člen s vyšší kapacitou slouží jako mechanická pojistka pro měrný člen s nižší kapacitou.The device relates to force sensors and solves the measurement element insurance allowing to determine the sensor overload, or to create a sensor with multiple ranges. The composite force transducer comprises at least two measurement members with different capacities. Each higher capacity measuring element serves as a mechanical fuse for the lower capacity measuring element.

Předmětem vynálezu je složený snímač síly, u kterého se řeší pojištění měrného členu, umožňující určit přetížení snímače anebo vytvoření snímače s více měřicími rozsáhy.It is an object of the present invention to provide a composite force transducer for the purpose of solving a measurement member that allows the sensor to be overloaded and / or to create a transducer with multiple measuring ranges.

Snímače sil, zvláště snímače sil nižších kapacit, jsou vybavovány pojistkami proti přetížení měrného členu. Pojistky jsou mechanické, utvořené jako pevné dorazy, které přejímají nadměrné zatížení a zabraňují tak zničení měrného členu. Velikost zatížení, při kterém pojistka začíná přebírat část«nadměrné síly, je dána deformační vůli mezi pojistkou a opěrným členem upraveným ve snímači sily pro tento účel.Force transducers, in particular lower capacitance transducers, are equipped with measuring element overload fuses. The fuses are mechanical, designed as fixed stops, which take over the load and prevent the measuring element from being destroyed. The amount of load at which the fuse begins to assume a portion of the excess force is given by the deformation clearance between the fuse and the support member provided in the force sensor for this purpose.

Toto uspořádáni chránící měrný člen před zničením ale neumožňuje stanovit při provozu velikost přetížení působícího na snímač síly.This arrangement protects the measuring member from destruction, but does not make it possible to determine in operation the amount of overload applied to the force sensor.

Uvedený nedostatek odstraňuje řešeni složeného snímače síly podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že složený snímač síly obsahuje alespoň dva měrné členy s rozdílnými kapacitami, přičemž každý měrný člen s vyšší kapacitou je vetknut do pevného rámu tak, že jeho zatěžovací plocha je nastavena proti směru snímání zatěžovací síly měrného členu s nižší kapacitou s deformační vůlí.This drawback removes the solution of the composite force sensor according to the invention. It consists in that the composite force transducer comprises at least two measurement members with different capacities, each higher capacity measurement member being fixed into the fixed frame such that its load face is aligned with the direction of sensing the loading force of the lower capacity measurement member s. deformation clearance.

Výhodou tohoto uspořádáni je, že umožňuje přímo měřit zatížení takto utvořené pojistky, respektive pojistek a stanovit přetížení snímače síly tvořeného tímto systémem. Signály * z měrných členů mohou být dále zpracovány samostatně nebo v různé kombinaci, například součtově, procentuálně a podobně. Tímto řešením lze také vytvořit snímač síly, který má na počátku měřicího rozsahu vyšší citlivost než po zbytek rozsahu. To je výhodné zejména pro případ, kdy se měří váhové dávky několika složek pro směs, přičemž první ze složek je relativně malá, například při dávkování aktivátorů do vody nebo cementu při výrobě betonu.The advantage of this arrangement is that it makes it possible to directly measure the load of the fuse or fuses thus formed and to determine the overload of the force sensor formed by the system. The signals * from the measuring elements may be further processed individually or in a different combination, for example, in sum, percent and the like. This solution can also create a force sensor that has a higher sensitivity at the beginning of the measuring range than for the rest of the range. This is particularly advantageous when the weight doses of several components for a mixture are measured, the first component being relatively small, for example when dosing activators into water or cement in the manufacture of concrete.

Příklady provedení složeného snímače síly jsou schematicky znázorněny na připojeném výkresu, kde na obr. 1, 2 a 3 jsou příkladná provedení tlakového snímače s různými typy prvního měrného členu a s pojistkou tvořenou druhým měrným členem ve tvaru sloupku, na obr. 4 je přiklad dvou měrných členů stejného typu a současně v provedení pro snímáni tlaku a na obr. 5 je příklad provedení s dvěma měrnými členy a s dorazem.1, 2 and 3 show exemplary embodiments of a pressure transducer with different types of a first measuring member and a fuse formed by a second measuring member in the form of a column; FIG. 4 shows an example of two measuring units 5 is an example of an embodiment with two measuring members and a stop.

Složený snímač síly v prvním příkladu provedení obsahuje první měrný člen 2 paralelogramového typu vetknutý do pevného rámu. K pevnému rámu je upevněna také mechanická pojistka upravená jako druhý měrný člen 2. Oba měrné členy 2, 2_ jsou vzájemně ustaveny s deformační vůlí h ve směru působení zatěžovací síly P. Jejich zatížení se snímá tenzometry 2· Deformační vůle h je volena tak, aby nedošlo k poškození prvního měrného členu _1 nadměrným zatížením.The composite force sensor in the first exemplary embodiment comprises a first parallelogram type measuring member 2 woven into a fixed frame. A mechanical fuse designed as a second measuring member 2 is also attached to the fixed frame. The two measuring members 2, 2 are aligned with the deformation clearance h in the direction of the load force P. Their load is sensed by strain gauges 2. the first measuring member 1 has not been damaged by an overload.

V jiném příkladu provedení je první měrný člen 2 tvořen tělesem torzního typu pod kterým je umístěn s deformační vůlí h druhý měrný člen 2· Oba členy jsou opatřeny tenzometry 2<In another exemplary embodiment, the first measuring member 2 is formed by a torsion-type body below which a second measuring member 2 is located with deformation clearance h. Both members are provided with strain gauges 2 <

Dalši příkladné provedení obsahuje první měrný člen 2 membránového typu a druhý měrný člen 2 j^e opět umístěn pod ním a je proveden jako čidlo sloupkového typu.Another exemplary embodiment comprises a first specific type membrane element 2 and the second specific member 2 ^e j again located below it and is embodied as a sensor columnar type.

V jiném provedení je složený snímač síly tvořen známými třmenovými tělísky upevněnými ve skříni 2 snímače. Přitom je k prvriímu měrnému členu 2 připevněn opěrný člen 2 opatřený táhlem T_ s maticí 2· Přitom ve směru působící zatěžovací síly P je mezi oběma měrnými členy 2, 2 ponechána deformační vůle a mezi maticí 2 a druhým měrným členem 2 deformační vůle h^. V tomto provedení slouží druhý měrný člen 2 jako pojistka při zatěžování tlakovou i tahovou silou ±P.In another embodiment, the composite force sensor is comprised of known yoke bodies mounted in the sensor housing 2. In this case, a support member 2 provided with a pull rod T with a nut 2 is fastened to the first measuring member 2. In this case, a deformation clearance is left between the two measuring members 2, 2 in the direction of the applied loading force P. In this embodiment, the second measuring member 2 serves as a safety device under both compressive and tensile load ± P.

V dalším provedení složeného snímače jsou použity jako prvni měrný člen 2 sloupkový typ. tělíska a jako druhý měrný člen 2 sloupkový člen s dutým průřezem. Složený snímač v tomto provedení je dále doplněn další pojistkou ve tvaru dutého sloupku, který tvoří doraz 2· Deformační vůle (zdvihy) jednotlivých členů musí být zvoleny tak, aby nedošlo k překročení meze pružné deformace všech členů, zaručující bezchybnou funkci měrných členů 2' 2 i dorazuIn another embodiment of the composite sensor, a 2-column type is used as the first measuring member. and, as a second measuring member, a 2-column hollow section member. · The deformation clearance (strokes) of the individual members must be chosen so that the elastic deformation limit of all members is not exceeded, guaranteeing faultless function of the measuring members 2 '2 and stop

5. Například je-li povoleno 25 % zvýšení jmenovitého zatížení měrného členu _1» potom h 5 1,25 hp neboli h| + h₂ + h₃ S 1,25 h₃; h₂ + h₃ £ 0,25 hp a jestliže h-j á 0,25 h₂je h₂ S 0,2 h_x a h₃ < 0,05 hf, kde h je celková deformační vůle h| je deformační vůle prvního měrného členu 1. h₂ je deformační vůle druhého měrného členu 2 h₃ je deformace dorazu j5.5. For example, if a 25% increase in the nominal load of the measuring element _1 »is allowed, then h 5 1.25 hp or h | + h ₂ + h ₃ S 1.25 h ₃ ; h ₂ + h ₃ £ 0,25 hp and if hj á 0,25 h ₂ is h ₂ S 0,2 h _x ah ₃ <0,05 hf, where h is total deformation clearance h | is the deformation clearance of the first measuring member 1.h ₂ is the deformation clearance of the second measuring member 2 h ₃ is the deformation of the stop 5.

Pro specifická použití lze analogicky vytvářet i jiná provedení snímačů s větším počtem měrných členů.Other sensor versions with a large number of measuring elements can be created analogously for specific applications.

Při měření působí na složený snímač síly zatěžovaci síla P tak, že nejprve se zatěžuje první měrný člen 3 s nejnižší kapacitou. První měrný člen JL se přitom deformuje a po vyčerpání celkové deformační vůle h (u složeného snímače se dvěma měrnými členy JL, 2) převezme část zatížení druhý měrný člen 2. Zatížení působící na oba měrné členy 1, 2 snímají pomocí tenzometrů 2·In the measurement, a load force P is applied to the composite force sensor by first loading the first measuring member 3 with the lowest capacity. The first measuring element JL deforms and after the total deformation play h has been exhausted (in the case of a composite sensor with two measuring elements JL, 2) the second measuring element 2 takes over part of the load. The load acting on both measuring elements 1, 2 is sensed by strain gauges 2 ·

U složeného snímače s další pojistkou ve formě dorazu E> převezme po vyčerpání deformační vůle h₃ prvního měrného členu 3 část zatíženi druhý měrný člen 2 a po vyčerpání jeho deformační vůle h₂ převezme část zatížení doraz 5, který se může deformovat až do vyčerpání jeho deformace h₃. U složeného snímače pro měření tlakových i tahových zatěžovacích sil P se tlaková zatěžovaci síla P snímá obdobně s využitím deformační vůle hj prvního měrného členu f, zatímco tahová zatěžovaci síla P se snímá tak, že po vyčerpání tahové deformační vůle h^ prvního měrného členu _1 se část zatížení přenese přes táhlo J7 a matici ji na druhý měrný člen 2.In the case of a composite sensor with another fuse in the form of a stop E>, after the deformation clearance h _{3 of the} first measuring member 3 is exhausted, the second measuring member ₂ takes over part of the load and after its deformation clearance h ₂ is exhausted deformation h ₃ . In a composite sensor for measuring both the compressive and tensile loading forces P, the compressive loading force P is sensed similarly using the deformation clearance hj of the first measuring member f, while the tensile loading force P is sensed such that a part of the load is transferred over the rod J7 and the nut to the second measuring member 2.

Získané signály z tenzometrů 2 ^se vyhodnocují známými způsoby a aparaturami, přičemž umístění několika měrných členů f, 2, umožňuje vyhodnocovat přetížení snímače, měřit zatížení pojistky respektive pojistek a zpracovat všechny signály bud samostatně, nebo v různých kombinacích.The signals obtained from the strain gauges 2 ^are evaluated by known methods and apparatuses, where the location of several measuring elements f, 2 makes it possible to evaluate the sensor overload, measure the load of the fuse or fuses and process all the signals either alone or in various combinations.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A composite force sensor, characterized in that it comprises at least two measuring members (1, 2) of different capacities, each higher capacity measuring member (2) being fixed in a fixed frame so that its loading surface is aligned with the loading direction of the loading forces (P) of the lower capacity measuring member (1) with deformation clearance (h, h ₃ , h ₂ , hj, h ^).