RU2014579C1 - Датчик силы - Google Patents
Датчик силы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2014579C1 RU2014579C1 SU4948647A RU2014579C1 RU 2014579 C1 RU2014579 C1 RU 2014579C1 SU 4948647 A SU4948647 A SU 4948647A RU 2014579 C1 RU2014579 C1 RU 2014579C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hole
- elastic beam
- piezoplates
- generator
- force sensor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Использование: для измерения сил в электронных весах. Сущность изобретения: датчик содержит параллелограмм с полостью в боковой стенке, в которой размещена упругая балка со сквозным отверстием. Чувствительные элементы, размещенные на упругой балке, выполнены в виде прямоугольных пьезопластин, оси которых взаимно перпендикулярны и расположены под углом 45° к продольной оси упругой балки. Точка пересечения осей пьезопластин совпадает с центром сквозного отверстия в упругой балке, а электроды пьезопластин соединены с генератором. 1 ил.
Description
Изобретение относится к силоизмерительной технике, в частности для измерения сил в электронных весах.
Известны конструкции виброчастотных датчиков силы для весов, содержащие вибропреобразователь в виде тонкой перемычки, укрепленной в корпусе, и систему возбуждения колебаний перемычки.
Недостатком данной конструкции является существенно нелинейная характеристика преобразования.
Наиболее близким по достигаемому результату и технической сущности является тензорезисторный датчик силы, содержащий корпус в виде параллелограмма, в полости боковой поверхности которого размещена чувствительная балка с закрепленными на ее поверхности тензодатчиками. При приложении усилия чувствительный элемент - балка работает на изгиб, сред или растяжение - сжатие /2/.
Недостатком этого датчика является то, что выходной сигнал, получаемый в результате измерений, неудобен (он получается в виде напряжения или тока), поэтому для его преобразования требуется дополнительное цифровое кодирование, воспринимаемое микроЭВМ, что вносит дополнительную погрешность. Кроме этого, каждый тензодатчик требует индивидуальной компенсации температурной погрешности коэффициента преобразования.
Целью изобретения является повышение точности и чувствительности.
Это достигается тем, что в датчик силы, содержащий корпус в виде параллелограмма с полостью в боковой стенке, в которой размещена упругая балка прямоугольного сечения, на поверхности которой установлены чувствительные элементы, в него введен генератор, в упругой балке выполнено сквозное отверстие, чувствительные элементы выполнены в виде двух пьезопластин прямоугольной формы, закрепленных на боковых поверхностях упругой балки, при этом электроды пьезопластин соединены с генератором, оси пьезопластин взаимно перпендикулярны и расположены под углом 45о к продольной оси упругой балки, а точка пересечения этих осей совпадает с центром сквозного отверстия
На чертеже изображен датчик силы, общий вид.
На чертеже изображен датчик силы, общий вид.
Устройство содержит упругий параллелограмм 1, деформируемую балку - чувствительный элемент (пьезоэлемент) 2 прямоугольного сечения, пьезоэлементы 3 в виде пластин прямоугольной формы. С одного края датчик жестко закреплен, а к свободному концу прикладывается сила F.
Устройство работает следующим образом.
Под действием измеряемой силы F на упругий параллелограмм 1 на боковых поверхностях деформируемой балки 2 возникают напряжения растяжения и сжатия, ориентированные вдоль соответствующих диагоналей балки.
Пьезоэлементы 3 воспринимают напряжения: один - растяжения, другой - сжатия. При этом изменяются их резонансные частоты с разными знаками.
Функции преобразования имеют вид
= KF ; = KF,
где Δ f1,2(F) - изменение резонансной частоты первого и второго пьезоэлементов соответственно;
f1,2(0) - резонансные частоты пьезоэлементов (при F=0);
K, K - коэффициенты силочувствительности пьезоэлементов с учетом коэффициента передачи упругого элемента.
= KF ; = KF,
где Δ f1,2(F) - изменение резонансной частоты первого и второго пьезоэлементов соответственно;
f1,2(0) - резонансные частоты пьезоэлементов (при F=0);
K, K - коэффициенты силочувствительности пьезоэлементов с учетом коэффициента передачи упругого элемента.
При изменении резонансных частот пьезоэлементов соответственно изменяются частоты, генерируемые возбуждающими пьезоэлементы генераторами и далее блок вычитания частот (не показан) выдает разностную частоту, являющуюся функцией измеряемого усилия
ΔfΣ(F)=(K+ K)·F+f1(O)-f2(O)
Нелинейность преобразования составляет величину, не превышающую 0,02%. При использовании устройства в серийном производстве будет обеспечена высокая линейность преобразования (≅ 0,02%), а коэффициенты преобразования пьезоэлементов КF практически не изменяются от температуры в диапазоне (+5- +40)оС ≅ ≅ 0,03%, что исключает необходимость температурной компенсации каждого датчика.
ΔfΣ(F)=(K+ K)·F+f1(O)-f2(O)
Нелинейность преобразования составляет величину, не превышающую 0,02%. При использовании устройства в серийном производстве будет обеспечена высокая линейность преобразования (≅ 0,02%), а коэффициенты преобразования пьезоэлементов КF практически не изменяются от температуры в диапазоне (+5- +40)оС ≅ ≅ 0,03%, что исключает необходимость температурной компенсации каждого датчика.
Поскольку пьезоэлементы обладают высокой жесткостью вдоль оси чувствительности, к материалам для изготовления упругих элементов не предъявляют высоких требований. Поэтому для изготовления может применяться сравнительно дешевая, легко поддающаяся обработка, например, конструкционная сталь, что ведет к общему снижению затрат на изготовление.
Claims (1)
- ДАТЧИК СИЛЫ, содержащий корпус в виде параллелограмма с полостью в боковой стенке, в которой размещена упругая балка прямоугольного сечения, на поверхности которой установлены чувствительные элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, в него введен генератор, в упругой балке выполнено сквозное отверстие, чувствительные элементы выполнены в виде двух пьезопластин прямоугольной формы, закрепленных на боковых поверхностях упругой балки, при этом электроды пьезопластин соединены с генератором, оси пьезопластин взаимно перпендикулярны и расположены под углом 45o к продольной оси упругой балки, а точка пересечения этих осей совпадает с центром сквозного отверстия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4948647 RU2014579C1 (ru) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Датчик силы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4948647 RU2014579C1 (ru) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Датчик силы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014579C1 true RU2014579C1 (ru) | 1994-06-15 |
Family
ID=21580929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4948647 RU2014579C1 (ru) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Датчик силы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2014579C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2606807C1 (ru) * | 2016-02-18 | 2017-01-10 | Федеральное государственное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения физической величины |
-
1991
- 1991-06-26 RU SU4948647 patent/RU2014579C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2606807C1 (ru) * | 2016-02-18 | 2017-01-10 | Федеральное государственное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения физической величины |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100235129B1 (ko) | 하중 셀 | |
Gautschi et al. | Piezoelectric sensors | |
KR100421304B1 (ko) | 정전용량식 왜곡센서 및 그 사용방법 | |
US4546658A (en) | Piezoelectric force/pressure sensor | |
US4838369A (en) | Load cell having digital output | |
EP0161533A2 (en) | Resonator temperature transducer | |
JPH0454165B2 (ru) | ||
EA004197B1 (ru) | Тензометрический датчик для измерения механических деформаций заклинивания при первоначальной установке и автоматическая калибровка на основе этого заклинивания | |
GB2087558A (en) | Pressure transducer of vibrating element type | |
Ueda et al. | Precision force transducers using mechanical resonators | |
EP0855583B1 (en) | Device for measuring a pressure | |
CN113640569B (zh) | 一种电压检测装置 | |
RU2014579C1 (ru) | Датчик силы | |
JPH06347284A (ja) | ひずみゲージ式変換器およびひずみゲージ式変換器の初期値変動量検出方法 | |
SU960559A2 (ru) | Датчик давлени | |
CA2585830A1 (en) | Microwave cavity load cell | |
KR102498987B1 (ko) | 하중 검출 장치 | |
SU847094A1 (ru) | Пьезоэлектрический манометр | |
RU1781574C (ru) | Датчик разности давлений | |
SU724945A1 (ru) | Устройство дл измерени механических напр жений | |
JP2009156831A (ja) | 加速度検知ユニット及び加速度検知装置 | |
SU1553909A1 (ru) | Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений | |
RU2078318C1 (ru) | Датчик силы электронных весов | |
JPH05118933A (ja) | 歪センサー | |
RU2082120C1 (ru) | Устройство для измерения усилий |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090627 |