RU2082122C1

RU2082122C1 - Pickup for tensometric balance

Info

Publication number: RU2082122C1
Application number: RU94043334A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Синицин; К.К. Кондрашов; В.Н. Зимин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Инновационный центр новых технологий"
Priority date: 1994-12-08
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 1997-06-20
Also published as: RU94043334A

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: pickup for tensometric balance includes two identical power units placed vertically and rigidly coupled in series opposition. Each power unit has two power arms joined by three parallel restoring girders forming parallelogram suspension and resistance strain gauges put on center girder. Power arms of each unit are L-shaped. Lower arm of upper power unit and upper arm of lower power unit are manufactured as one unit. Ends of center restoring girder are placed into grooves made in vertical flanges and are anchored on lower walls of grooves. Power arms have limiters of vertical movements located between face of vertical flange and opposite surface of horizontal flange and forming clearances which can be filled with liquid with low pressure of vapors in which capacity silicon-organic fluid can be used. EFFECT: simplified design, enhanced functional reliability. 6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в высокочастотных тензометрических весах, а также в качестве преобразователя механических величин (давления, перемещения, деформации, усилия) в электрический сигнал в различных системах контроля и управления технологическими процессами. The invention relates to measuring equipment and can be used in high-frequency tensometric scales, and also as a converter of mechanical quantities (pressure, displacement, deformation, force) into an electrical signal in various monitoring and control systems of technological processes.

В весовых системах широко используются датчики для измерения усилий при взвешивании с упругими элементами в форме параллелограмма. Примером такого датчика является силоизмерительное устройство [1] Известный датчик содержит два вертикальных силовых плеча, соединенный двумя параллельными упругими балочками с образованием параллелограммной подвески, и тензорезисторы, сформированные на утоненных участках упругих балочек. Такое выполнение датчика приводит к появлению погрешностей взвешивания, связанных со смещением точки приложения измеряемого усилия (веса объекта) относительно ее номинального положения. In weighing systems, sensors are widely used to measure forces when weighing with elastic elements in the form of a parallelogram. An example of such a sensor is a force measuring device [1]. A known sensor contains two vertical power arms connected by two parallel elastic beams with the formation of a parallelogram suspension, and strain gauges formed on thinned sections of elastic beams. This embodiment of the sensor leads to the appearance of weighing errors associated with the displacement of the point of application of the measured force (object weight) relative to its nominal position.

Так как датчики с параллелограммной подвеской являются наиболее распространенными силоизмерительными устройствами, то задача повышения точности измерения усилия продолжает оставаться актуальной для современной техники взвешивания в бытовых и особенно в высокоточных тензометрических весах, при этом основное направление совершенствования указанных датчиков связано с функциональным разделением силовых и измерительных элементов в параллелограммной подвеске. Since sensors with a parallelogram suspension are the most common force measuring devices, the task of increasing the accuracy of measuring force continues to be relevant for modern weighing techniques in household and especially in high-precision tensometric scales, while the main direction of improvement of these sensors is related to the functional separation of power and measuring elements in parallelogram suspension.

Известен датчик для измерения усилия [2] в котором имеются два силовых плеча и две пары упругих балочек. Одна пара упругих балочек размещена на периферии, а вторая в средней части параллелограммной подвески. В этой конструкции достигается уменьшение погрешности измерения усилия, связанной с эксцентричным приложением нагрузки, но она остается неприемлимо высокой при использовании данного датчика в высокоточных тензометрических весах. A known sensor for measuring force [2] in which there are two power arms and two pairs of elastic beams. One pair of elastic beams is placed on the periphery, and the second in the middle of the parallelogram suspension. In this design, a reduction in the error in measuring the force associated with the eccentric application of the load is achieved, but it remains unacceptably high when using this sensor in high-precision tensometric scales.

Известен датчик для измерения деформаций и перемещений при нагружении объекта усилиями [3] в котором применена двойная параллелограммная подвеска с промежуточным вертикальным силовым элементом, параллельным направлению измеряемой деформации. Входное и выходное силовые плечи датчика параллельны промежуточному силовому элементу и смещены друг относительно друга по горизонтали. Благодаря такому исполнению параллелограммной подвески при нагружении датчика входное и выходное силовые плечи перемещаются параллельно направлению измеряемой деформации. Однако, вследствие смещения входного и выходного силовых плеч по горизонтали при их вертикальном перемещении, создается крутящий момент вокруг оси, перпендикулярной направлению измеряемой деформации. Указанный крутящий момент воздействует на другие балочки параллелограммной подвески, что приводит к погрешности при измерениях. Дополнительная погрешность появляется в силу невозможности технологически обеспечить равенство упругих характеристик двух параллелограммных подвесок, так как обе подвески необходимо изготавливать отдельно друг от друга. A known sensor for measuring deformations and displacements when loading an object by forces [3] in which a double parallelogram suspension with an intermediate vertical force element parallel to the direction of the measured strain is used. The input and output power shoulders of the sensor are parallel to the intermediate power element and are offset horizontally from each other. Thanks to such a parallelogram suspension, when loading the sensor, the input and output power arms move parallel to the direction of the measured strain. However, due to the horizontal displacement of the input and output force arms during their vertical movement, a torque is created around an axis perpendicular to the direction of the measured strain. The specified torque acts on other beams of the parallelogram suspension, which leads to measurement errors. An additional error appears due to the impossibility of technologically ensuring the equality of the elastic characteristics of two parallelogram suspensions, since both suspensions must be manufactured separately from each other.

Известен датчик для измерения усилия с двойной параллелограммной упругой подвеской [1] при этом один из параллелограммов является чувствительным элементом и помещен в параллелограмм, воспринимающий основные усилия, а связь между параллелограммами осуществляется с помощью штока и точеных опор в виде конусов, что практически исключает нагружение внутреннего параллелограмма моментом от эксцентричного приложения нагрузки. Однако данная конструкция очень чувствительна к изменению температуры, так как при повышении температуры могут появиться дополнительные нагрузки, связанные с неравномерностью температурных деформаций штока и параллелограммной подвески. Конструкция также очень чувствительна к вибрации, особенно если они действуют перпендикулярно штоку. Датчик также не имеет защиты от перегрузок, что является необходимым для высокоточных тензометрических весов. A known sensor for measuring force with a double parallelogram elastic suspension [1] while one of the parallelograms is a sensitive element and placed in a parallelogram that receives the main efforts, and the connection between the parallelograms is carried out using the rod and turned supports in the form of cones, which virtually eliminates the load of the internal parallelogram moment from an eccentric load application. However, this design is very sensitive to temperature changes, since with increasing temperature, additional loads may appear due to the uneven temperature deformation of the rod and the parallelogram suspension. The design is also very sensitive to vibration, especially if they act perpendicular to the stem. The sensor also does not have overload protection, which is necessary for high-precision tensometric scales.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является датчик для тензометрических весов [5] Этот датчик содержит вертикальных силоизмерительный блок, включающий два силовых плеча, соединенных тремя параллельными упругими балочками с образованием параллелограммной подвески, и тензорезисторы, расположенные на средней упругой балочке. Размещение тензорезистора вблизи нейтральной линии деформации параллелограммной подвески при воздействии момента от эксцентричного приложения нагрузки уменьшает погрешность взвешивания, но не устраняет ее полностью из-за конечности размеров упругой балочки, что делает это решение неприемлемым для высокоточных тензометрических весов. Другим недостатком известного датчика является жесткое крепление средней упругой балочки по верхней и нижней поверхностям, что приводит к ее неравномерному защемлению. Кроме того, для повышения точности измерения усилия упругие балочки работают в зоне малых перемещений и имеют малое внутреннее демпфирование, поэтому при появлении даже малых колебаний датчик может долго не возвращаться к установившемуся значению. Closest to the claimed invention in terms of essential features is a sensor for strain gauge scales [5] This sensor contains a vertical force measuring unit, including two power arms connected by three parallel elastic beams with the formation of a parallelogram suspension, and strain gauges located on the middle elastic beam. Placing the strain gauge near the neutral deformation line of the parallelogram suspension under the influence of the moment from an eccentric load application reduces the weighing error, but does not completely eliminate it due to the finite size of the elastic beam, which makes this solution unacceptable for high-precision tensometric scales. Another disadvantage of the known sensor is the rigid fastening of the middle elastic beam on the upper and lower surfaces, which leads to its uneven pinching. In addition, to increase the accuracy of measuring the force, the elastic beams work in the zone of small displacements and have low internal damping, therefore, even small oscillations will cause the sensor to not return to the steady-state value for a long time.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание датчика для тензометрических весов с высокой точностью взвешивания за счет исключения погрешности, связанной со смещением прилагаемого усилия (взвешиваемого объекта) от минимального положения относительно датчика. Дополнительной задачей изобретения является создание датчика для тензометрических весов с повышенной точностью взвешивания за счет устранения неравномерного защемления средней балочки с тензорезисторами. Еще одной задачей изобретения является создание датчика для тензометрических весов с повышенной точностью взвешивания за счет демпфирования малых колебаний параллелограммной подвески. The problem to which the invention is directed is to create a sensor for strain gauge scales with high weighing accuracy by eliminating the error associated with the displacement of the applied force (weighed object) from the minimum position relative to the sensor. An additional object of the invention is to provide a sensor for strain gauge scales with increased weighing accuracy by eliminating uneven pinching of the middle beam with strain gauges. Another objective of the invention is the creation of a sensor for strain gauge scales with increased weighing accuracy due to the damping of small vibrations of the parallelogram suspension.

Поставленные технические задачи решаются тем, что известный датчик для тензометрических весов, содержащий вертикальный силоизмерительный блок, включающий два силовых плеча, соединенных тремя параллельными упругими балочками с образованием параллелограммной подвески, и тензорезисторы, расположенные на средней упругой балочке, снабжен вторым силоизмерительным блоком, идентичным первому, причем оба силоизмерительных блока расположены в вертикальной плоскости и жестко связаны между собой встречно-последовательно. The stated technical problems are solved by the fact that the known sensor for strain gauge scales, comprising a vertical force measuring unit, comprising two power arms connected by three parallel elastic beams with the formation of a parallelogram suspension, and strain gauges located on the middle elastic beam, is equipped with a second force measuring unit identical to the first one moreover, both load measuring units are located in a vertical plane and are rigidly interconnected counter-sequentially.

Кроме того, в каждом силоизмерительном блоке силовые плечи могут быть выполнены Г-образными, при этом нижнее силовое плечо верхнего силоизмерительного блока и верхнее силовое плечо нижнего силоизмерительного блока могут быть выполнены за одно целое. In addition, in each load-measuring unit, the power arms can be made L-shaped, while the lower force arm of the upper force-measuring unit and the upper power arm of the lower force-measuring unit can be made in one piece.

В каждом силоизмерительном блоке концы средней упругой балочки могут быть размещены в выполненных в вертикальных полках силовых плеч пазах с зазором относительной верхней и торцевой стенок пазов и закреплены на нижних стенках пазов. In each load-measuring unit, the ends of the middle elastic beam can be placed in grooves made in the vertical shelves of the power arms with a gap in the relative upper and end walls of the grooves and are fixed on the lower walls of the grooves.

В датчик могут быть введены ограничители вертикальных перемещений силовых плеч, каждый из которых расположен между торцем вертикальной полки и противолежащей поверхностью горизонтальной полки с образованием зазора между ними. Limiters of vertical movements of the power arms can be introduced into the sensor, each of which is located between the end of the vertical shelf and the opposite surface of the horizontal shelf with the formation of a gap between them.

Зазор между торцем вертикальной полки и противолежащей поверхностью горизонтальной полки может быть заполнен жидкостью с малым давлением упругости паров. The gap between the end face of the vertical shelf and the opposite surface of the horizontal shelf can be filled with liquid with a low vapor pressure.

В качестве жидкости с малым давлением упругости паров могут быть использована кремнийорганическая жидкость. An organosilicon liquid can be used as a liquid with a low vapor pressure.

В этом датчике все перемещения силовых плеч происходят только параллельно друг другу, что исключает появление несанкционированных изгибов и поворотов упругой параллелограммной подвески при смещении груза или прилагаемого усилия от номинальной точки. In this sensor, all movements of the power arms occur only parallel to each other, which eliminates the appearance of unauthorized bends and turns of the elastic parallelogram suspension when the load or applied force is displaced from the nominal point.

Выполнение нижнего силового плеча верхнего силоизмерительного блока за одно целое с верхним силовым плечом нижнего силоизмерительного блока позволяет изготовить оба силоизмерительных блока из одного однородного куска материала, что гарантирует наилучшее совпадение упругих характеристик параллелограммных подвесок обоих блоков. Соответственно получаем одинаковую жесткость обоих силоизмерительных блоков и равенство перемещений упругих параллелограммных подвесок при нагружении, что повышает точность датчика. The implementation of the lower power arm of the upper load-measuring unit in one piece with the upper power shoulder of the lower power-measuring unit allows you to make both load-measuring blocks from one homogeneous piece of material, which ensures the best match of the elastic characteristics of the parallelogram suspensions of both blocks. Accordingly, we obtain the same stiffness of both load-measuring blocks and the equality of displacements of elastic parallelogram suspensions under loading, which increases the accuracy of the sensor.

Размещение в каждом силоизмерительном блоке концов средней упругой балочки в выполненных в вертикальных полках силовых плеч пазах с зазором относительно верхней и торцевой стенок пазов и закрепление на нижних стенках пазов обеспечивает постоянство условий заделки указанных балочек, так как на верхнюю и торцевую поверхность средней упругой балочки в обоих силоизмерительных балочек, так как на верхнюю и торцевую поверхность средней упругой балочки в обоих силоизмерительных блоках не воздействует никакие усилия (свободные поверхности). Это гарантирует постоянство граничных условий на концах средних упругих балочек в обоих силоизмерительных блоках и исключает ошибку рассогласования при изгибе балочек при нагружении измеряемым усилием (весом объекта), связанную с неравномерным защемлением концов средних упругих балочек. Placement in each load-measuring unit of the ends of the middle elastic beam in grooves made in the vertical shelves of the power shoulders with a gap relative to the upper and end walls of the grooves and fixing on the lower walls of the grooves ensures that the conditions for termination of these beams are constant, since the upper and end surface of the middle elastic beam in both force-measuring beams, since the upper and end surface of the middle elastic beam in both load-measuring blocks are not affected by any forces (free surfaces) . This ensures the constancy of the boundary conditions at the ends of the middle elastic beams in both load-measuring blocks and eliminates the error of mismatch during the bending of the beams under loading with a measured force (object weight) associated with uneven pinching of the ends of the middle elastic beams.

Заполнение зазора между торцем вертикальной полки и противолежащей поверхностью горизонтальной полки кремнийорганической жидкостью с малым давлением упругости паров, например, силиконовым маслом марки M-1, предотвращает попадание грязи и конденсацию влаги в зазорах, что также обеспечивает стабильность характеристик датчика, а низкое давление упругости паров обеспечивает длительную эксплуатацию датчика без изменения его характеристик. Кроме этого, жидкость в зазорах демпфирует колебания параллелограммной подвески, что также повышает точность взвешивания за счет уменьшения динамической составляющей деформацией и повышает ударную прочность. Filling the gap between the end of the vertical shelf and the opposite surface of the horizontal shelf with an organosilicon liquid with a low vapor pressure, for example, M-1 silicone oil, prevents the ingress of dirt and moisture condensation in the gaps, which also ensures the stability of the sensor characteristics, and the low vapor pressure provides long-term operation of the sensor without changing its characteristics. In addition, the liquid in the gaps damps the oscillations of the parallelogram suspension, which also improves the accuracy of weighing by reducing the dynamic component of the deformation and increases the impact strength.

На фиг. 1 изображен датчик для тензометрических: весов, общий вид; на фиг. 2- схема соединения тензорезисторов; на фиг.3 второй пример выполнения датчика в соответствии с дополнительными пунктами. In FIG. 1 shows a sensor for strain gauges: scales, general view; in FIG. 2 - connection diagram of strain gauges; figure 3 is a second example implementation of the sensor in accordance with additional paragraphs.

Датчик содержит (см. фиг.1) два идентичных силоизмерительных блока - верхний 1 и 2, расположенные в одной вертикальной плоскости. Силоизмерительный блок 1 (2) имеет два силовых Г-образных плеча 3 и 4 (5 и 6) в виде уголков с попарно параллельными вертикальных 7 и 8 (9 и 10) горизонтальными 11 и 12 (13 и 14) полками, три параллельных упругих балочки 15.17(18.20) с утонениями 21 и 22 на концевых участках, образующими упругие шарниры, тензорезисторы 23.26 (27.30) и ограничители 31 вертикальных перемещений силовых плеч. Вертикальные полки 7 и 8 (9 и 10) силовых плеч 3 и 4 (5 и 6) соединены между собой упругими балочками 15.17 (18.20) с образованием параллелограммной подвески, горизонтальные полки 11 и 12 (13 и 14) силовых плеч выполнены с перекрытием торцев 32 и 33 (34 и 35) вертикальных полок силовых плеч, а ограничители 31 вертикальных перемещений силовых плеч размещены на торцах 32 и 33 (34 и 35) вертикальных полок и оппозитных им поверхностях 36 и 37 (38 и 39) горизонтальных полок силовых плеч с гарантированным зазором δ в каждой паре ограничителей, заполненным кремнийорганической жидкостью силиконовым маслом М-1 (на фиг.1 не показано), что предотвращает попадание грязи и конденсацию влаги в зазорах. The sensor contains (see Fig. 1) two identical load cells - the upper 1 and 2, located in one vertical plane. The load-measuring unit 1 (2) has two power L-shaped arms 3 and 4 (5 and 6) in the form of corners with pairwise parallel vertical 7 and 8 (9 and 10) horizontal 11 and 12 (13 and 14) shelves, three parallel elastic beams 15.17 (18.20) with thinning 21 and 22 at the end sections, forming elastic hinges, strain gauges 23.26 (27.30) and limiters 31 vertical movements of the power arms. Vertical shelves 7 and 8 (9 and 10) of the power arms 3 and 4 (5 and 6) are interconnected by elastic beams 15.17 (18.20) to form a parallelogram suspension, horizontal shelves 11 and 12 (13 and 14) of the power arms are made with overlapping ends 32 and 33 (34 and 35) vertical shelves of power shoulders, and limiters 31 of vertical displacements of power shoulders are located at the ends of 32 and 33 (34 and 35) vertical shelves and their opposite surfaces 36 and 37 (38 and 39) of horizontal shelves of power shoulders with guaranteed gap δ in each pair of limiters filled with organosilicon liquid Tew Silicone oil M-1 (not shown in Figure 1), which prevents the penetration of dirt and moisture condensation in the gaps.

Силовые плечи 3 и 4 (5 и 6 ), ограничители 31 вертикальных перемещений силовых плеч и балочек 15 и 17 (18 и 20) выполнены из одного куска металла электроэрозионной резкой, чем обеспечивается равенство зазоров между ограничителями и идеальная моментная заделка концов упругих балочек 15 и 17 (18 и 20). Средняя упругая балочка 16(19) изготовлена из монокристаллического кремния с кристаллографией ориентацией [100] с диффузионными тензорезисторами 23.26 (27.30) на нагруженных поверхностях указанной балочки в зоне утонений 21 и 22. Концы 40 упругой балочки 16(19) установлены в пазах 41 вертикальных полок 7 и 8(9 и 10) силовых плеч 3 и 4 (5 и 6) с зазором относительно верхней 42 и торцевой 43 стенок и приклеены к нижней поверхности 44 паза 41 через электроизоляционные прокладки 45. Тензорезисторы 23.26(27.30) соединены в мост Уинстона как показано на фиг.2, который одной своей диагональю подключен к источнику стабилизированного питания U_п, а другая диагональ является измерительной. Оба силоизмерительных блока 1 и 2 установлены друг относительно друга по встречно-последовательной схеме и жестко соединены между собой с помощью клея по смежным горизонтальным полкам 12 и 13 силовых плеч 3 и 5, при этом обе измерительные диагонали мостов Уинстона подключаются к измерительно-информационному блоку 46, где осуществляется суммирование и нормирование сигналов от измерительных диагоналей мостов Уинстона. Горизонтальная полка 11 силового плеча 3 образует подвижное основание датчика, на котором устанавливается весовая платформа (на чертеже не показана), а горизонтальная полка 14 силового плеча образует неподвижное основание датчика.Power shoulders 3 and 4 (5 and 6), limiters 31 vertical movements of power shoulders and beams 15 and 17 (18 and 20) are made of a single piece of metal by EDM cutting, which ensures equality of the gaps between the limiters and ideal moment sealing of the ends of elastic beams 15 and 17 (18 and 20). The middle elastic beam 16 (19) is made of monocrystalline silicon with crystallography [100] with diffusion strain gages 23.26 (27.30) on the loaded surfaces of the beam in the thinning zone 21 and 22. The ends 40 of the elastic beam 16 (19) are installed in grooves 41 of the vertical shelves 7 and 8 (9 and 10) of the power arms 3 and 4 (5 and 6) with a gap relative to the upper 42 and end walls 43 and are glued to the lower surface 44 of the groove 41 through electrical insulators 45. The strain gauges 23.26 (27.30) are connected to the Winston bridge as shown in figure 2, which one of its iagonalyu connected to a stabilized power supply U _n, and the other is the diagonal measurement. Both load-measuring blocks 1 and 2 are installed relative to each other in an on-and-off scheme and are rigidly connected to each other using glue on adjacent horizontal shelves 12 and 13 of the power arms 3 and 5, while both measuring diagonals of the Winston bridges are connected to the measuring and information block 46 where the summation and normalization of signals from the measuring diagonals of Winston bridges is carried out. The horizontal shelf 11 of the power arm 3 forms a movable base of the sensor on which the weight platform is mounted (not shown in the drawing), and the horizontal shelf 14 of the power arm forms a fixed base of the sensor.

По второму примеру выполнения датчика (см. фиг.3) нижнее силовое плечо 3 верхнего силоизмерительного блока 1 и верхнее силовое плечо 5 нижнего силоизмерительного блока 2 выполнены за одно целое, то есть в виде T-образного элемента 47 с образованием общей горизонтальной полки 48, свободный конец которой расположен между торцами 33 и 35 вертикальных полок 8 и 10 силовых плеч 4 и 6, при этом ограничители 31 вертикальных перемещений силовых плеч 4 и 6 размещены на верхней 49 и нижней 50 плоскостях свободного конца общей консольной горизонтальной полки 48. According to the second example of the sensor (see Fig. 3), the lower power arm 3 of the upper force measuring unit 1 and the upper power arm 5 of the lower force measuring unit 2 are made in one piece, that is, in the form of a T-shaped element 47 with the formation of a common horizontal shelf 48, the free end of which is located between the ends 33 and 35 of the vertical shelves 8 and 10 of the power arms 4 and 6, while the limiters 31 of the vertical displacements of the power arms 4 and 6 are placed on the upper 49 and lower 50 planes of the free end of the common cantilever horizontal shelf 48.

Ограничители 31 вертикальных перемещений силовых плеч могут быть выполнены за одно целое с силовыми плечами, как показано на рисунках 1 и 3, либо в виде отдельных элементов: штифтов, арретиров, упоров и т.п. Ограничивающий зазор может быть образован либо самими ограничителями, либо торцем ограничителя и поверхностью смежного плеча. Limiters 31 of vertical movements of the power arms can be made integrally with the power arms, as shown in Figures 1 and 3, or in the form of separate elements: pins, arresters, stops, etc. The limiting gap can be formed either by the limiters themselves, or by the end of the limiter and the surface of the adjacent shoulder.

Датчик работает следующим образом. The sensor operates as follows.

При нагружении датчика силой P подвижное основание горизонтальная полка 11 силового плеча 3 перемещается вниз. В каждом силоизмерительном блоке происходит поворот всех трех упругих балочек на некоторый угол. Ввиду того, что все три упругие балочки 15.17 (18.20) выполнены одинаковой длины, угловые и линейные перемещения упругих балочек будут равны. При этом жестко соединенные силовые плечи 3 и 5 верхнего 1 и нижнего 2 силоизмерительных блоков перемещаются плоскопараллельно без поворота, а следовательно, продольная сила не возникает. На тензорезисторы 23.26 (27.30) воздействуют механические напряжения от изгиба, которые пропорциональны прикладываемой силе P/2, причем на парах тензорезисторов 23, 24 и 25, 26 (27, 28 и 29, 30) изгибные напряжения имеют разный знак. Тензорезисторы изменяют свое сопротивление, происходит разбаланс моста Уинстона и на его измерительной диагонали возникает напряжение, линейно зависящее от прикладываемой силы P/2. При смещении силы P вдоль продольной оси параллелограммной подвески на силоизмерительные блоки 1 и 2 помимо вертикальной силы воздействуют разнонаправленные изгибающие моменты в плоскости датчика. Эти моменты вызывают продольные деформации и напряжения растяжения-сжатия упругих балочек 15 и 17 (18 и 20) и, вследствие этого, некоторый поворот концов средней упругой балочки 16 (19), их изгиб и возникновение паразитных сигналов на измерительных диагоналях мостов, что приводит к погрешности измерения. Компенсация этой погрешности осуществляется за счет встречно-последовательной установки силоизмерительных блоков 1 и 2, то есть когда каждый силоизмерительный блок является как бы зеркальным отображением другого, и их жестким соединением между собой. В этом случае осуществляется поворот упругих балочек 16 (19) строго на один и тот же угол, но относительно силовых плеч 3 и 5 в разные стороны. Паразитные сигналы с силоизмерительных блоков 1 и 2 получаются разного знака и при суммировании они друг друга компенсируют. Полная компенсация этой погрешности возможна в случае идентичности механических характеристик силоизмерительных блоков, что может быть обеспечено технологически в защищаемой конструкции датчика для тензометрических весов, а также путем подбора коэффициента усиления сигнала одного блока относительно другого. Защита от перегрузки датчика осуществляется за счет гарантированного зазора d между ограничителями 31 вертикальных перемещений силовых плеч. When the sensor is loaded with force P, the movable base of the horizontal shelf 11 of the power arm 3 moves down. In each force measuring block, all three elastic beams are rotated by a certain angle. Due to the fact that all three elastic beams 15.17 (18.20) are made of the same length, the angular and linear displacements of the elastic beams will be equal. In this case, the rigidly connected power arms 3 and 5 of the upper 1 and lower 2 force measuring blocks move plane-parallel without rotation, and therefore, the longitudinal force does not occur. The strain gauges 23.26 (27.30) are affected by bending stresses that are proportional to the applied force P / 2, and on the pairs of strain gauges 23, 24 and 25, 26 (27, 28 and 29, 30), the bending stresses have a different sign. Strain gages change their resistance, an imbalance of the Winston bridge occurs, and a voltage appears on its measuring diagonal, which linearly depends on the applied force P / 2. When the force P is displaced along the longitudinal axis of the parallelogram suspension, the force measuring units 1 and 2, in addition to the vertical force, are affected by multidirectional bending moments in the plane of the sensor. These moments cause longitudinal deformations and tensile and compression stresses of elastic beams 15 and 17 (18 and 20) and, as a result, some rotation of the ends of the middle elastic beam 16 (19), their bending and the appearance of spurious signals on the measuring diagonals of bridges, which leads to measurement errors. Compensation of this error is carried out due to the counter-sequential installation of the load-measuring blocks 1 and 2, that is, when each load-measuring block is like a mirror image of the other, and their rigid connection between each other. In this case, the elastic beams 16 (19) are rotated strictly at the same angle, but relative to the power arms 3 and 5 in different directions. Spurious signals from load cells 1 and 2 are obtained of different signs and when summed, they cancel each other out. Full compensation for this error is possible if the mechanical characteristics of the load-measuring units are identical, which can be provided technologically in the protected design of the sensor for strain gauge scales, as well as by selecting the gain of the signal of one unit relative to another. Sensor overload protection is ensured by a guaranteed gap d between the limiters 31 of vertical movements of the power arms.

Claims

1. A sensor for strain gauge scales, comprising a vertical force measuring unit, comprising two power arms connected by three parallel elastic beams with the formation of a parallelogram suspension, and strain gauges located on the middle elastic beam, characterized in that the sensor is equipped with a second force measuring unit identical to the first, and both load measuring units are located in a vertical plane and are rigidly interconnected counter-sequentially.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that in each load-measuring unit, the power arms are made L-shaped, while the lower power arm of the upper force-measuring unit and the upper power arm of the lower force-measuring unit are made in one piece.

3. The sensor according to claim 1 or 2, characterized in that in each load-measuring block the ends of the middle elastic beam are placed in grooves made in the vertical shelves of the power arms with a gap relative to the upper and end walls of the grooves and are fixed to the lower walls of the grooves.

4. The sensor according to claim 2 or 3, characterized in that the limiters of vertical movements of the power arms are introduced into it, each of which is located between the end of the vertical shelf and the opposite surface of the horizontal shelf with the formation of a gap between them.

5. The sensor according to claim 1, characterized in that the gap between the end face of the vertical shelf and the opposite surface of the horizontal shelf is filled with liquid with a low vapor pressure.

6. The sensor according to claim 5, characterized in that an organosilicon liquid is used as a liquid with a low vapor pressure.