RU152291U1 - Тензорезисторный чувствительный элемент - Google Patents
Тензорезисторный чувствительный элемент Download PDFInfo
- Publication number
- RU152291U1 RU152291U1 RU2014140045/28U RU2014140045U RU152291U1 RU 152291 U1 RU152291 U1 RU 152291U1 RU 2014140045/28 U RU2014140045/28 U RU 2014140045/28U RU 2014140045 U RU2014140045 U RU 2014140045U RU 152291 U1 RU152291 U1 RU 152291U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stepped cylinder
- diameter
- section
- smaller
- outer diameter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Force In General (AREA)
Abstract
Чувствительный элемент тензорезисторного датчика силы, содержащий упругий элемент, выполненный в виде ступенчатого цилиндра с участками меньшего и большего внешнего диаметров, по оси ступенчатого цилиндра со стороны участка с большим внешним диаметром выполнено гладкое глухое отверстие, проходящее через участки ступенчатого цилиндра большего, и меньшего, и внешних диаметров, тензорезисторы размещены на внутренней поверхности гладкого глухого отверстия в зоне участка ступенчатого цилиндра с меньшим внешним диаметром, силовводящий узел выполнен в виде сферической поверхности участка ступенчатого цилиндра с меньшим внешним диаметром со стороны дна гладкого глухого отверстия, отличающийся тем, что в него введены силопередающий и опорный узлы с обращенными к чувствительному элементу плоскими поверхностями, сферическая поверхность участка ступенчатого цилиндра с меньшим диаметром связана с силопередающим узлом через его плоскую поверхность, опорная часть ступенчатого цилиндра с большим внешним диаметром выполнена в виде тороидальной поверхности, опирающейся на опорный узел через его плоскую поверхность, при этом выполняется следующее соотношение геометрических размеровгде обозначено D- диаметр направляющей тороидальной поверхности, мм;D- внутренний диаметр гладкого глухого отверстия, мм;D- наружный диаметр участка ступенчатого цилиндра большего внешнего диаметра, мм;- безразмерный коэффициент.
Description
Устройство относится к области приборостроения и предназначено для использования в прецизионных тензорезисторных датчиках веса и силы.
Известен тензорезисторный чувствительный элемент, выполненный в виде полого цилиндра, на внешней поверхности которого размещены тензорезисторы (патент Японии JPS 62233731, «Column type load transducer», G01L 1/22, 1987 г.).
Недостатки известного тензорезисторного чувствительного элемента следующие. Размещение тензорезисторов на внешней поверхности требует корпуса для защиты тензорезисторов от внешней среды, ступенчатость внутреннего отверстия усложняет изготовление. Указанные факторы снижают технологичность и удорожают изделие.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, т.е. прототипом, является силоизмерительный датчик с чувствительным элементом, содержащим упругий элемент, выполненный в виде ступенчатого цилиндра с участками меньшего и большего внешнего диаметров, по оси ступенчатого цилиндра со стороны участка с большим внешним диаметром выполнено гладкое глухое отверстие, проходящее через участки ступенчатого цилиндра большего и меньшего и внешних диаметров, тензорезисторы размещены на внутренней поверхности гладкого глухого отверстия в зоне участка ступенчатого цилиндра с меньшим внешним диаметром, силовводящий узел выполнен в виде сферической поверхности участка ступенчатого цилиндра с меньшим внешним диаметром со стороны дна гладкого глухого отверстия. На внутренней поверхности глухого отверстия в зоне участка ступенчатого цилиндра с большим внешним диаметром выполнена проточка для улучшения метрологических характеристик. (Авторское свидетельство СССР №473913 «Силоизмерительный датчик», G01L 1/22, 1973 г.).
Прототипу присущи следующие недостатки. Проточка на внутренней поверхности глухого отверстия является концентратором напряжений, и вызванное ею увеличение напряжений снижает надежность и способность датчика противостоять перегрузкам. Кроме этого, для выполнения проточки нужно увеличивать внешний диаметр участка ступенчатого цилиндра с большим внешним диаметром, а это приводит к увеличению габаритов и металлоемкости чувствительного элемента. Опирание участка ступенчатого цилиндра с большим внешним диаметром на плоскую поверхность вызывает «размытость», неравномерность приложения давления вследствие неизбежной неравномерности прилегания двух больших плоскостей. Эта неравномерность непредсказуема, и смещает линию действия равнодействующей измеряемой силы случайным образом. Данный нежелательный эффект увеличивает погрешность, в частности, увеличивается гистерезис характеристики преобразования и возрастает случайная составляющая погрешности.
Целью полезной модели является устранение указанных недостатков.
Эта цель достигается тем, что в чувствительный элемент тензорезисторного датчика силы, содержащий упругий элемент, выполненный в виде ступенчатого цилиндра с участками меньшего и большего внешнего диаметров, по оси ступенчатого цилиндра со стороны участка с большим внешним диаметром выполнено гладкое глухое отверстие, проходящее через участки ступенчатого цилиндра большего и меньшего и внешних диаметров, тензорезисторы размещены на внутренней поверхности гладкого глухого отверстия в зоне участка ступенчатого цилиндра с меньшим внешним диаметром, силовводящий узел выполнен в виде сферической поверхности участка ступенчатого цилиндра с меньшим внешним диаметром со стороны дна гладкого глухого отверстия, введены силопередающий и опорный узлы с обращенными к чувствительному элементу плоскими поверхностями, сферическая поверхность участка ступенчатого цилиндра с меньшим диаметром связана с силопередающим узлом через его плоскую поверхность, опорная часть ступенчатого цилиндра с большим внешним диаметром выполнена в виде тороидальной поверхности, опирающуюся на опорный узел через его плоскую поверхность, при этом выполняется следующее соотношение геометрических размеров
1≤ГDнапр.тор./Dвн.мд.≤k(Dнар.бд./Dвн.мд.),
где обозначено:
Dнапр.тор. - диаметр направляющей тороидальной поверхности, мм,
Dвн.мд. - внутренний диаметр глухого отверстия участка ступенчатого цилиндра с меньшим диаметром, мм,
Dнар.бд. - наружный диаметр участка ступенчатого цилиндра большего внешних диаметра, мм,
0,5≤k≤1 - безразмерный коэффициент.
Сущность полезной модели иллюстрируется фиг. 1, на котором показан тензорезисторный чувствительный элемент в разрезе.
Тензорезисторный чувствительный элемент 1 содержит упругий элемент 2, выполненный в виде ступенчатого цилиндра с участком 3 меньшего внешнего диаметра и участком 4 большего внешнего диаметров, по оси ступенчатого цилиндра со стороны участка 4 с большим внешним диаметром выполнено гладкое глухое отверстие 5, проходящее через участок 4 с большим вешним диаметром и участок 3 с меньшим внешним диаметром. Тензорезисторы 6, воспринимающие продольную деформацию сжатия, и тензорезисторы 7, воспринимающие поперечную деформацию растяжения, размещены на внутренней поверхности глухого отверстия 5 в зоне участка ступенчатого цилиндра с меньшим внешним диаметром. На отброшенной при разрезе части упругого элемента 2 находятся еще два тензорезистора, аналогичные тензорезисторам 6 и 7, необходимые для создания мостовой схемы.
Силовводящий узел 8 выполнен со стороны дна гладкого глухого отверстия 5 участка 3 ступенчатого цилиндра с меньшим внешним диаметром. Силопередающий узел 9 и опорный узел 10 обращены к тензорезисторному чувствительному элементу 1 плоскими поверхностями 11 и 12. Сферическая поверхность 13 участка 3 ступенчатого цилиндра с меньшим диаметром связана с силопередающим узлом 9 через его плоскую поверхность 11, участок 4 ступенчатого цилиндра с большим внешним диаметром опирается на плоскость 12 через тороидальную поверхность 14.
Монтажные провода (на чертеже не показаны) от мостовой схемы, в которую входят тензорезисторы 6 и 7 и аналогичные тензорезисторы, находящиеся на отброшенной при разрезе части упругого элемента 2, через отверстие 15, кабельный ввод 16 и кабель 17 связаны с вторичной электронной аппаратурой (на чертеже не показана).
Важные геометрические размеры, влияющие на работу устройства, обозначены следующим образом: 18 - внутренний диаметр Dвн.мд гладкого глухого отверстия 5, 19 - диаметр Dнапр.тор. направляющей тороидальной поверхности 14, 20 - наружный диаметр Dнар.бд. участка 4 ступенчатого цилиндра большего внешнего диаметра.
Для защиты тензорезисторов 6 и 7 от неблагоприятных факторов внешней среды, например, от влаги, внутренняя полость гладкого глухого отверстия 5 герметически закрыта крышкой 21.
К силопередающему узлу 9 приложена измеряемая сила «P».
Устройство работает следующим образом.
Измеряемая сила «P» через силопередающий узел 9 передается на сферическую поверхность 13 упругого элемента 2, и, далее, на участок 3 ступенчатого цилиндра с меньшим диаметром. Возникает деформация сжатия участка 3 ступенчатого цилиндра с меньшим диаметром. Тензорезисторы 6 и 7 и другие, не показанные на чертеже, преобразуют деформацию сжатия участка ступенчатого цилиндра 3 с меньшим диаметром в выходной сигнал моста. Помимо деформации сжатия вследствие эффекта Пуассона участок 3 ступенчатого цилиндра с меньшим диаметром претерпевает деформацию поперечного расширения. Эта поперечная деформация приводит к увеличению внутреннего диаметра Dвн.мд глухого отверстия 5 участка 3 ступенчатого цилиндра с меньшим диаметром. Это увеличение внутреннего диаметра 18 Dвн.мд передается на участок 4 ступенчатого цилиндра с большим внешним диаметром Dнар.бд. 20, который уже сжат деформацией вызванной силой «P». Сложная деформация участка 4 ступенчатого цилиндра с большим внешним диаметром увеличивает его наружный диаметр Dнар.бд. 20. Это расширение участка может вызвать сухое трение тороидальной поверхности 14 по плоской поверхности 12 опорного узла 10, что приведет к увеличению нелинейности и гистерезиса характеристики преобразования, т.е. может увеличить погрешность измерения тензорезисторного чувствительного элемента.
Во избежание этого нежелательного эффекта геометрические параметры тензорезисторного чувствительного элемента специально подобраны так, чтобы тороидальная поверхность 14 участка 4 ступенчатого цилиндра с большим внешним диаметром не стремилась проскальзывать наружу при деформации по плоской поверхности 12 опорного узла 10, а прокатывалась по ней. При этом сухое трение скольжения, вызывающее гистерезис и нелинейность характеристики преобразования тензорезисторного чувствительного элемента, заменяется на трение качения, которое пренебрежимо мало. Выполненные исследования показали, что для обеспечения именно такой деформации участка 4 ступенчатого цилиндра с большим внешним диаметром нужно, чтобы выполнялось следующее соотношение геометрических размеров
1≤Dнапр.тор./Dвн.мд.≤k(Dнар.бд./Dвн.мд.)
где обозначено:
Dнапр.тор. - диаметр 19 направляющей тороидальной поверхности 14, мм,
Dвн.мд. - внутренний диаметр 18 гладкого глухого отверстия 5, мм,
Dнар.бд. - наружный диаметр 20 участка 4 ступенчатого цилиндра большего внешнего диаметра, мм,
0,5≤k≤1 - безразмерный коэффициент.
Полезная модель позволяет создать высокотехнологичные и прецизионные тензорезисторные датчики веса и силы.
Claims (1)
- Чувствительный элемент тензорезисторного датчика силы, содержащий упругий элемент, выполненный в виде ступенчатого цилиндра с участками меньшего и большего внешнего диаметров, по оси ступенчатого цилиндра со стороны участка с большим внешним диаметром выполнено гладкое глухое отверстие, проходящее через участки ступенчатого цилиндра большего, и меньшего, и внешних диаметров, тензорезисторы размещены на внутренней поверхности гладкого глухого отверстия в зоне участка ступенчатого цилиндра с меньшим внешним диаметром, силовводящий узел выполнен в виде сферической поверхности участка ступенчатого цилиндра с меньшим внешним диаметром со стороны дна гладкого глухого отверстия, отличающийся тем, что в него введены силопередающий и опорный узлы с обращенными к чувствительному элементу плоскими поверхностями, сферическая поверхность участка ступенчатого цилиндра с меньшим диаметром связана с силопередающим узлом через его плоскую поверхность, опорная часть ступенчатого цилиндра с большим внешним диаметром выполнена в виде тороидальной поверхности, опирающейся на опорный узел через его плоскую поверхность, при этом выполняется следующее соотношение геометрических размеровгде обозначено Dнапр.тор. - диаметр направляющей тороидальной поверхности, мм;Dвн.мд. - внутренний диаметр гладкого глухого отверстия, мм;Dнар.бд. - наружный диаметр участка ступенчатого цилиндра большего внешнего диаметра, мм;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014140045/28U RU152291U1 (ru) | 2014-10-03 | 2014-10-03 | Тензорезисторный чувствительный элемент |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014140045/28U RU152291U1 (ru) | 2014-10-03 | 2014-10-03 | Тензорезисторный чувствительный элемент |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU152291U1 true RU152291U1 (ru) | 2015-05-20 |
Family
ID=53297666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014140045/28U RU152291U1 (ru) | 2014-10-03 | 2014-10-03 | Тензорезисторный чувствительный элемент |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU152291U1 (ru) |
-
2014
- 2014-10-03 RU RU2014140045/28U patent/RU152291U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106595428B (zh) | 一种振弦位移传感器 | |
CN101975632A (zh) | 一种温度自补偿光纤光栅杆力传感器及使用方法 | |
CN103940359A (zh) | 一种光纤光栅差动应变片及其制作和使用方法 | |
CN103148894A (zh) | 基于光纤布拉格光栅的角度应力传感器 | |
CN101769938A (zh) | 基于光纤光栅的直拉式加速度传感器 | |
CN202075070U (zh) | 采用光纤布拉格光栅式杆力传感器测量受力的装置 | |
RU152291U1 (ru) | Тензорезисторный чувствительный элемент | |
JP2016540474A (ja) | 複数の架線における摩耗監視のための装置 | |
CN103743508A (zh) | 扭转力矩测试系统及其扭矩传感器装置 | |
CN103017973A (zh) | 耐高温微压光纤光栅传感器 | |
MY159373A (en) | Method and apparatus for internally determining a load applied by a jack | |
CN105091729B (zh) | 一种采用因瓦钢引伸杆的应变式引伸计 | |
CN102221431A (zh) | 一种光纤布拉格光栅式杆力传感器 | |
RU111646U1 (ru) | Устройство для измерения механических напряжений | |
RU115474U1 (ru) | Устройство для измерения механических напряжений | |
RU2519363C1 (ru) | Динамометрический ключ | |
RU148259U1 (ru) | Тензометрический динамометр | |
RU2530466C1 (ru) | Тензометрический преобразователь | |
RU2461941C1 (ru) | Способ измерения гололедной и ветровой нагрузок на воздушных линиях электропередачи | |
RU2618496C1 (ru) | Датчик ускорения | |
RU142601U1 (ru) | Тензорезисторный датчик силы | |
RU2526228C1 (ru) | Упругий элемент тензорезисторного датчика силы | |
RU90893U1 (ru) | Датчик радиальной деформации (варианты) | |
RU2498242C1 (ru) | Тензорезисторный преобразователь силы | |
CN202075071U (zh) | 一种光纤布拉格光栅式杆力传感器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150718 |