RU2794992C1 - Strain gauge force sensor - Google Patents
Strain gauge force sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2794992C1 RU2794992C1 RU2022133983A RU2022133983A RU2794992C1 RU 2794992 C1 RU2794992 C1 RU 2794992C1 RU 2022133983 A RU2022133983 A RU 2022133983A RU 2022133983 A RU2022133983 A RU 2022133983A RU 2794992 C1 RU2794992 C1 RU 2794992C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- washer
- sensor
- parallelogram mechanism
- parallel
- pairs
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения веса и силы. The invention relates to measuring technology, namely to devices for measuring weight and force.
Известен тензорезисторный датчик силы [1], содержащий упругий элемент (УЭ) в форме параллелограмма с мостом тензорезисторов (TP) и регулировочные резисторы. Недостатком такого датчика является незащищенность УЭ от паразитного крутящего момента, скручивающего обе балки параллелограмма, а также от реактивного момента в месте его крепления, что также влияет на точность измерения.Known strain gauge force sensor [1], containing an elastic element (UE) in the form of a parallelogram with a bridge of strain gauges (TP) and control resistors. The disadvantage of such a sensor is that the SE is not protected from a parasitic torque that twists both beams of a parallelogram, as well as from a reactive moment at the place of its attachment, which also affects the measurement accuracy.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является датчик силы, состоящий из двух элементов [2]. В нем УЭ выполнен в виде балки двойного изгиба, которая вставлена в параллелограммный механизм. Этот датчик лучше защищен от паразитных крутящих моментов, связанных с эксцентриситетами прилагаемых нагрузок, но его метрологические характеристики значительно ниже из-за немонолитного исполнения параллелограммного механизма и нестабильного поведения защемленных концов балки.The closest in technical essence to the proposed invention is a force sensor, consisting of two elements [2]. In it, the UE is made in the form of a double-bent beam, which is inserted into a parallelogram mechanism. This sensor is better protected from parasitic torques associated with the eccentricities of the applied loads, but its metrological performance is significantly lower due to the non-monolithic design of the parallelogram mechanism and the unstable behavior of the pinched ends of the beam.
Целями изобретения являются: повышение помехозащищенности и точности измерений, а также упрощение технологии изготовления и герметизации датчика.The objectives of the invention are: improving the noise immunity and accuracy of measurements, as well as simplifying the technology of manufacturing and sealing the sensor.
Цели достигаются тем, что УЭ выполняется в форме шайбы, внутри которой располагается параллелограммный механизм, состоящий из двух параллельно работающих параллелограммов, одними концами монолитно связанных с периферией шайбы, а другими - с силовводящим узлом, монолитно объединяющим два параллелограмма в единое целое с шайбой.The objectives are achieved by the fact that the UE is made in the form of a washer, inside of which there is a parallelogram mechanism, consisting of two parallel parallelograms, with one end monolithically connected to the periphery of the washer, and with the other ends - with a power input unit, monolithically combining two parallelograms into a single whole with the washer.
Цели достигаются также тем, что параллелограммный механизм сформирован с помощью двух пазов «П»-образной формы, которые расположены встречно, и четырех глухих и одинаковых по диаметру отверстий с двух сторон шайбы, расположенных попарно - симметрично и параллельно оси O-O шайбы и перпендикулярно пазам, и связанных попарно глухими прорезями, которые расположены параллельно плоскостям шайбы.The goals are also achieved by the fact that the parallelogram mechanism is formed using two “P”-shaped grooves, which are located opposite, and four blind holes of the same diameter on both sides of the washer, located in pairs - symmetrically and parallel to the O-O axis of the washer and perpendicular to the grooves, and connected in pairs by blind slots, which are parallel to the planes of the washer.
Для ограничения от перегрузки на двух сторонах шайбы сделаны освобождения, высота которых - h определяется прогибом параллелограммного механизма при воздействии полуторакратной номинальной нагрузки, а диаметр ∅ на 2 мм превышает наибольший двукратный размер L мах от центра до края параллелограммного механизма. На Фиг. 1 показаны виды датчика: спереди, сверху, сечение А-А, LMax, П1 и п2. На Фиг. 2 - эл. схема моста TP, регулировочные резисторы моста-Rб, Rт, Rт, Rв, (а-б)-напряжение питания моста-Епит., (в-г)-выходной сигнал датчика-Uвых.To limit the overload on both sides of the washer, releases are made, the height of which - h is determined by the deflection of the parallelogram mechanism when exposed to one and a half times the rated load, and the diameter ∅ by 2 mm exceeds the largest two-fold size L max from the center to the edge of the parallelogram mechanism. On FIG. 1 shows the views of the sensor: front, top, section A-A, LMax, P1 and P2. On FIG. 2 - el. TP bridge circuit, adjusting resistors of the bridge-Rb, Rt, Rt, Rb, (a-b) - supply voltage of the bridge-Epit., (c-d) - sensor output signal-Uout.
Датчик состоит из двух монолитно связанных параллелограммов П1 и П2, на которых закреплены тензорезисторы R1 и R2 на П1 и R2 и R3 на П2. Параллелограммы П1 и П2 монолитно связаны одними концами с периферией шайбы, на которой располагаются резисторы Rб и Rт1, а другими концами - с силовводящим узлом, на котором закреплены резисторы Rч и Rт2.The sensor consists of two monolithically connected parallelograms P1 and P2, on which strain gauges R1 and R2 are fixed on P1 and R2 and R3 on P2. Parallelograms P1 and P2 are monolithically connected at one end to the periphery of the washer, on which the resistors Rb and Rt1 are located, and at the other ends to the power supply unit, on which the resistors Rch and Rt2 are fixed.
Тензорезисторы R2 и R4 воспринимают деформацию одного знака, например, сжатия, a R1 и R4 другого - растяжения (знак зависит от направления силы). Между собой они соединены по мостовой схеме. Регулировочный резистор R6 служит для баланса моста, Rт1 для температурной компенсации нулевого сигнала, Rт2 для температурной компенсации выходного сигнала, a Rв для нормировки выходного сигнала. Для подавления синфазных помех RT2 и Rв разбиты на две части и включены в каждую из диагоналей питания моста.Strain gauges R2 and R4 perceive the deformation of one sign, for example, compression, and R1 and R4 of the other - tension (the sign depends on the direction of the force). They are interconnected by a bridge. The adjusting resistor R6 is used to balance the bridge, Rt1 for temperature compensation of the zero signal, Rt2 for temperature compensation of the output signal, and Rv for normalizing the output signal. To suppress common-mode noise, RT2 and Rb are divided into two parts and included in each of the bridge power diagonals.
Работа датчика сводится к следующему. При воздействии силы F параллелограммный механизм и тензорезисторы моста деформируются, Их сопротивления изменяются, например: у R2 и R4 - уменьшается, а у R1 и R3 - увеличивается. Это приводит к разбалансу мостовой схемы, в результате На выходной диагонали моста формируется выходной сигнал пропорциональный измеряемому усилию. По величине выходного сигнала судят о величине усилия F.The operation of the sensor is as follows. When the force F is applied, the parallelogram mechanism and the strain gauges of the bridge are deformed. Their resistances change, for example: for R2 and R4 it decreases, and for R1 and R3 it increases. This leads to an imbalance in the bridge circuit, as a result, an output signal proportional to the measured force is formed on the output diagonal of the bridge. The value of the force F is judged by the value of the output signal.
В случае воздействия измеряемого усилия как показано на Рис. 1 датчик можно не закреплять на месте его установки, при другом направлении усилия датчик следует закреплять, например, с помощью болтов. Для исключения возможных перегрузок с двух сторон шайбы сделаны освобождения, высота которых h определяется величиной прогиба конца параллелограммного механизма при нагружении датчика полуторакратной нагрузкой Fном, а диаметр ∅ освобождения должен на 2 мм превышать наибольший двукратный размер параллелограммного механизма.In the case of a measurable force, as shown in Fig. 1 the sensor may not be fixed at its place of installation; in case of a different direction of force, the sensor should be fixed, for example, with bolts. To exclude possible overloads, releases are made on both sides of the washer, the height of which h is determined by the deflection of the end of the parallelogram mechanism when the sensor is loaded with a 1.5-fold load Fnom, and the diameter ∅ of the release should be 2 mm greater than the largest twofold size of the parallelogram mechanism.
Предлагаемый датчик силы имеет определенные преимущества в сравнении с известными, а именно:The proposed force sensor has certain advantages in comparison with the known ones, namely:
1. Повышется его помехозащищенность от паразитных крутящих и изгибающих моментов.1. Its noise immunity from parasitic torques and bending moments will increase.
2. Повышется точность измерения за счет монолитности всей конструкции датчика, а также с учетом пункта 1.2. The measurement accuracy will increase due to the solidity of the entire sensor design, as well as taking into account point 1.
3. Упрощается технология изготовления и герметизации датчика за счет цилиндрической формы шайбы.3. The technology of manufacturing and sealing the sensor is simplified due to the cylindrical shape of the washer.
4. Возможна реализация группового метода изготовления.4. It is possible to implement a group manufacturing method.
Источники информации, принятые автором при экспертизе:Sources of information accepted by the author during the examination:
1. Авт. свидетельство №1198398, Мкл. G01L 1/22, 1985.1. Auth. certificate No. 1198398, Mkl. G01L 1/22, 1985.
2. Пат. США №3805604, кл. 73-141, 1974.2. Pat. USA No. 3805604, class. 73-141, 1974.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2794992C1 true RU2794992C1 (en) | 2023-04-27 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU223283U1 (en) * | 2023-09-04 | 2024-02-12 | общество с ограниченной ответственностью "Инженерный центр "АСИ" (ООО "ИЦ "АСИ") | Column-type strain gauge sensor with temperature compensation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3805604A (en) * | 1973-04-25 | 1974-04-23 | A Ormond | Load cell and flexure means for transferring force thereto |
GB2049950A (en) * | 1979-04-19 | 1980-12-31 | Tokyo Electric Co Ltd | Load-cell balance |
SU1198398A1 (en) * | 1984-05-24 | 1985-12-15 | Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс | Strain-gauge force transducer |
RU2017094C1 (en) * | 1990-10-04 | 1994-07-30 | Апасеев Александр Иванович | Force pickup |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3805604A (en) * | 1973-04-25 | 1974-04-23 | A Ormond | Load cell and flexure means for transferring force thereto |
GB2049950A (en) * | 1979-04-19 | 1980-12-31 | Tokyo Electric Co Ltd | Load-cell balance |
SU1198398A1 (en) * | 1984-05-24 | 1985-12-15 | Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс | Strain-gauge force transducer |
RU2017094C1 (en) * | 1990-10-04 | 1994-07-30 | Апасеев Александр Иванович | Force pickup |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU223283U1 (en) * | 2023-09-04 | 2024-02-12 | общество с ограниченной ответственностью "Инженерный центр "АСИ" (ООО "ИЦ "АСИ") | Column-type strain gauge sensor with temperature compensation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4181011A (en) | Load cell | |
KR20120043035A (en) | Circuit compensation in strain gage based transducers | |
US20050000304A1 (en) | Flexure system for strain-based instruments | |
RU2794992C1 (en) | Strain gauge force sensor | |
US3772912A (en) | Load cell comprising two mutually movable members in a measuring direction | |
US2845795A (en) | Dynamometer | |
US3261204A (en) | Force measuring apparatus | |
US3222628A (en) | Force measuring device | |
US4419902A (en) | Constant strain load cell | |
US3646809A (en) | Adjustable transducer overload stop | |
US4017819A (en) | Pressure transducer | |
US2488348A (en) | Electric load weighing device | |
US3205706A (en) | Ring-type load cell | |
SU1336953A3 (en) | Weight measuring device | |
US3033032A (en) | Dynamometer | |
JPS5844323A (en) | Pressure sensor | |
CN113984254B (en) | Clamping force measuring sensor | |
US3743926A (en) | Fine linearity control in integral silicon transducers | |
US3320802A (en) | Device for measuring force | |
RU2795669C1 (en) | Strain gauge force sensor | |
CN219391196U (en) | Axial force measuring ring device based on optical fiber sensing technology | |
RU2804254C1 (en) | Strain gauge force sensor | |
KR100778386B1 (en) | Load sensor with multiple measuring ranges | |
CN211085530U (en) | Bending-resistant static torque sensor and bending-resistant static torque sensor system | |
RU2175117C1 (en) | Sensor for measurement of longitudinal force |