CS265254B1 - Kompenzovaný siloměr - Google Patents

Abstract

účelem kompenzovaného siloměru je při dostatečné tuhosti a malé hmotnosti přenést a současně vyloučit působení parazitních zatěžovacích momentů na údaj siloměru. Uvedeného účelu se 'dosáhne měrným členem válcového typu s natmelenými polovodičovými tenzometry, které jsou napájeny ze zdroje proudu a jejich signál je vyhodnocován zapojením podle řešení.

Description

Vynález ae týká kompenzovaného siloměru s polovodičovými tenzometry.

Jsou známy tenzometrické snímače, které se používají pro měření síly v tahu nebo tlaku. Snímače bývají často zapojeny v silovém řetězci, který kromě osové síly přenáší i ohybové momenty. Tyto ohybové momenty se musejí přenášet i přes vlastní snímač, přičemž se požaduje, aby působily minimální chybu údaje.

Při požadavku na tuhé silové řetězce se zpravidla měrný člen řeší jako válcové těleso, které je namáhané na tah nebo tlak. Přenos ohybových momentů a parazitních sil je řešen zpravidla pomocí masivního krytu a systému středících membrán. Účelem těchto pomocných prvků je dosáhnout rovnoměrného zatížení v celém průřezu měrného členu, což je potřebné pro zachování lineárních vztahů při tenzoraetrech, zapojených běžným způsobem do Whrastonova můstku.

Nedostatkem takových konstrukcí je především jejich značná hmotnost a při větších nárocích na přenos ohybových mo2

265 254 mentů vysoká tuhost středících membrán, která působí parazitně na vlastní měrný člen.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny řešením dle vynálezu, jímž je kompenzovaný siloraěr s polovodičovými tenzometry, který sestává z měrného členu válcového tvaru, osazeného dvojicí podélných a příčných tenzometrů ve společné rovině řezu.

Jeho podstata spočívá v tom, že dvojice podélných tenzometrů je připojena paralelně k první dvojici odporů a jedním krajním vývodem je připojena k výstupu proudového zdroje a vstupu oddělovacího členu. Druhý krajní vývod je spojen se vstupem zesilovače a dvojicí příčných tenzometrů, k níž je paralelně připojena druhá dvojice odporů. Výstup oddělovacího členu je spojen s prvním vstupem kompenzačního členu a prvním vstupem diferenciálního zesilovače. Výstup zesilovače je spojen druhým vstupem kompenzačního členu a druhým vstupem diferenciálního zesilovače, jehož výstup je spojen s výstupem silomeru. Výstup kompenzačního členu je spojen se vstupem proudového zdroje.

Předností snímače dle vynálezu je především to, že pro svou činnost nepotřebuje rovnoměrné rozložení mechanického napětí v průřezu měrného členu, a tudíž není nutno snímače vybavovat pro dosažení správné činnosti masivními kryty a středícími membránami, což má za následek podstatné snížení hmotnosti. Výhoda snížení hmotnosti při velké tuhosti snímače se projeví především při dynamickém provozu zatěžovacího řetězce, při němž by hmotný siloměr mohl nepříznivě ovlivňovat průběh zatěžovací síly.

265 254

Vynález je objasněn s pomocí přiložených obrázků, přičemž na obr. 1 je v pohledu a řezu schematicky znázorněno uspořádání podélných a příčných tenzometrů a na obr. 2 je schéma zapojení zařízení dle vynálezu.

Na obr. 1 je znázorněna dvojice podélných tenzometrů 2 natmelených na opačných stranách válcového povrchu měrného členu 1. Ve stejné rovině kolmého řezu, ale pootočena o 90° je natmelena dvojice příčných tenzometrů 3* Připojení tenzometrů je patrné z obr. 2. Dvojice podélných tenzometrů 2 je připojena paralelně k první dvojici odporů 4 a jedním krajním vývodem je připojena k výstupu proudového zdroje 8 a vstupu oddělovacího členu 2» druhým krajním vývodem je spojena se vstupem zesilovače 6 a s dvojicí příčných tenzometrů 3, k níž je paralelně připojena druhá dvojice odporů 5,

Výstup oddělovacího členu 7 je spojen s prvním vstupem 91 kompenzačního členu 9 a prvním vstupem 101 diferenciálního zesilovače 10.

Výstup zesilovače 6 je spojen s druhým vstupem 92 kompenzačního členu 2 ^a druhým vstupem 102 diferenciálního zesilovače 10, jehož výstup je spojen s výstupem siloměru 11. Výstup kompenzačního členu 2 3® spojen se vstupem proudového zdroje 8.

Kompenzovaný siloměr dle vynálezu pracuje tak, že proudový zdroj 8 napájí budícím proudem dvojici podélných tenzometrů 2 a dvojici příčných tenzometrů 3. Nelineární závislosti tenzometrů jsou kompenzovány po řadě první dvojicí odporů 4 a druhou dvo4

265 254 jicí odporů 5· Úbytek napětí na dvojici příčných odporů 3 se zesiluje v zesilovači 6, úbytek napětí na sériové kombinaci dvojice podélných tenzometrů 2 a dvojice příčných tenzometrů 3 se přivede na oddělovací člen 7.

Při vyvození síly na siloměr se na výstupu zesilovače 6 projeví změna napětí v jednom směru, na výstupu oddělovacího členu 7 změna napětí v opačném směru. Tato napětí jsou přivedena na první vstup 101 a druhý vstup 102 diferenciálního zesilovače 10, a na jeho výstupu se objeví napětí úměrné působící síle. Napětí z oddělovacího členu 7 a zesilovače 6 se současně po řadě přivádí na první vstup 91 a druhý vstup 92 kompenzačního členu 9. První vstup 91 a druhý vstup 92 působí ve stejné fázi, přičemž lze o sobě známým způsobem dosáhnout vhodného stupně vlivnosti napětí z výstupu oddělovacího členu 7 a zesilovače 6.

Na výstupu kompenzačního členu % se objeví napětí, které je funkcí váhového součtu napětí prvního vstupu 91 a druhého vstupu 92. Toto napětí je v jednoduchém funkčním vztahu k napěťovému úbytku na dvojici podélných tenzometrů 2 a dvojici příčných tenzometrů 2« oproštěnému o složku úměrnou měřené síle. Napěťový úbytek na tenzometrech je úměrný napájecímu proudu a odporu tenzometrů, který je funkcí teploty.

Je tudíž i napětí na výstupu kompenzačního členu _9 funkcí teploty a při připojení na vstup proudového zdroje 8 je tento závislý na teplotě.

Vhodným nastavením kompenzačního členu £ lze dosáhnout v tomto uspořádání nezávislostí citlivosti siloměru na teplotě.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   265 254 ._v Kompenzovaný siloměr s polovodičovými tenzometry, sestávající z měrného členu válcového tvaru, osazeného dvojicí podélných a příčných tenzometrů ve společné rovině řezu, vyznačující se tím, že dvojice podélných tenzometrů (2) je připojena paralelně k první dvojici odporů (4) a jedním krajním výstupem je připojena k výstupu proudového zdroje (8) a vstupu oddělovacího členu (7), druhým krajním vývodem je spojena se vstupem zesilovače (6) a dvojicí příčných tenzometrů (3), k níž je^ paralelně připojena druhá dvojice odporů (5), načež výstup oddělovacího členu (7) je spojen s prvním vstupem (91) kompenzačního členu (9) a prvním vstupem (101) diferenciálního zesilovače (10) a výstup zesilovače (6) je spojen s druhým vstupem (92) kompenzačního členu (9) a druhým vstupem (102) diferenciálního zesilovače (10), jehož výstup je spojen s výstupem siloměru (11) a výstup kompenazčního členu (9) je spojen se vstupem proudového zd»oje (8).