RU2816669C1 - Тензорезисторный датчик давления - Google Patents

Тензорезисторный датчик давления Download PDF

Info

Publication number
RU2816669C1
RU2816669C1 RU2024100394A RU2024100394A RU2816669C1 RU 2816669 C1 RU2816669 C1 RU 2816669C1 RU 2024100394 A RU2024100394 A RU 2024100394A RU 2024100394 A RU2024100394 A RU 2024100394A RU 2816669 C1 RU2816669 C1 RU 2816669C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bridge
elastic element
cylinder
protective casing
pressure sensor
Prior art date
Application number
RU2024100394A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Александрович Цывин
Original Assignee
Александр Александрович Цывин
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Александрович Цывин filed Critical Александр Александрович Цывин
Application granted granted Critical
Publication of RU2816669C1 publication Critical patent/RU2816669C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для создания датчиков давления. Датчик содержит упругий элемент в форме цилиндра, мост тензорезисторов и защитный кожух, который сдавливает упругий элемент. Упругий элемент и защитный кожух изготовлены из одного сплава. Мост тензорезисторов на изолирующей подложке выполнен в виде монолитной цепочки, в которой продольные и поперечные тензорезисторы чередуются между собой, и закреплен на цилиндре перпендикулярно его продольной оси. При подаче давления стенки цилиндра и мост тензорезисторов деформируются, и при подаче напряжения питания на выходной диагонали моста формируется сигнал, пропорциональный давлению. Технический результат - упрощение конструкции датчика, повышение надежности, снижение температурных погрешностей «нуля» и чувствительности. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к приборостроению, а конкретно к разработке тензорезисторных датчиков давления.
Известен датчик давления с упругим элементом (УЭ) в виде полого цилиндра, на наружной поверхности которого расположен мост тензорезисторов (TP) [1]. При подаче в цилиндр давления два TP, расположенные перпендикулярно его оси, испытывают деформацию растяжения a TP, расположенные вдоль образующей цилиндра-деформацию Рабочий коэффициент передачи у такого датчика составляет 0,7 мВ/В, поэтому при питании 10 В выходной сигнал составит 7 мВ, что в три раза меньше чем у датчика, в котором два TP испытывают деформацию а два других
Более близким по техническому решению является датчик, описанный в [2].
В этом датчике УЭ помимо давления дополнительно нагружен сжимающей силой. В этом случае рабочий коэффициент передачи в два раза выше и составляет 1,3 мВ/В, поэтому при питании 10 В выходной сигнал уже 13 мВ.
Датчик имеет следующие недостатки: он конструктивно сложен в изготовлении, так как требуется изготовление 4-х элементов, 2 из которых достаточно сложны. Мостовая схема выполнена из 4-х дискретных тензорезисторов и при ее формировании требуется выполнить 20 паек (8 - от TP к переходным клеммам, 8 - от клемм к узлам схемы, 4 - для замыкания узлов схемы). Эти пайки расположены внутри контура моста и, если хоть одна из них будет нестабильной (ненадежной), то выходной сигнал датчика будет ненадежным. Поэтому внутри контура моста к пайкам предъявляются особо высокие требования по стабильности. Все элементы датчика: основание, трубчатый УЭ, упорная гайка, защитный кожух в целях экономии обычно изготавливают из разных сплавов, что обуславливает дополнительные температурные погрешности «нуля» и выходного сигнала. Цель изобретения - упрощение конструкции датчика за счет уменьшения числа основных элементов в конструкции; повышение надежности путем устранения паек из контура моста, повышение точности измерений за счет снижения температурных погрешностей и снижение себестоимости за счет упрощения конструкции.
Поставленные цели достигаются тем, что предлагаемая конструкция датчика состоит не из 4-х, а из 2-х основных элементов: УЭ и защитного кожуха, снабженного монолитно с ним изготовленной гайкой. При наворачивании кожуха на УЭ он внутренним торцем давит на УЭ, вызывая его сжатие. При подаче измеряемого давления происходит дополнительное сжатие УЭ. Совместное действие этих факторов приводит к увеличению выходного сигнала. Цели достигаются также тем, что продольные и поперечные TP и четыре контактные площадки выполнены на изолирующей подложке из одного листа фольги в виде топологически замкнутой электрической цепи с 4-я контактными площадками, расположенными вне контура моста, что позволяет снизить количество паек внутри моста с 20 до «0» и этим существенно повысить надежность датчика. Наконец, изготовление УЭ и защитного кожуха из одного сплава позволяет снизить температурный дрейф «нуля» в 3 раза и температурные изменения чувствительности в 1,5 раза. Это обусловлено тем, что ТКЛР и ТКЕ у этих деталей одинаковые и при изменениях температуры их размеры и модули упругости изменяются синхронно на одну и ту же величину.
Описание и техническая сущность изобретения сводятся к следующему: при навинчивании кожуха на УЭ, он через фибровую прокладку упирается в УЭ и сдавливает его. При подаче измеряемого давления в полость цилиндра происходит дополнительное сжатие УЭ, при этом он и закрепленные на нем TP деформируются. В результате на выходе датчика формируется сигнал пропорциональный давлению. Предлагаемый датчик более простой по конструкции, более надежный в эксплуатации и его температурные погрешности меньше, чем у прототипа.
На Фиг. 1а показан внешний вид датчика и его продольный разрез. Датчик состоит из УЭ, моста TP, защитного кожуха и оканчивается разъемом.
На Фиг. 1б - расположение моста TP и переходной колодки на цилиндре.
На Фиг. 2 - мост TP из 4-х TP и 4-х контактных площадок на общей подложке.
На Фиг. 3-электрическая схема датчика, R1, R2, R3, R4 - сопротивления TP, (ч - ж)-клеммы питания моста, (к - с)-клеммы измерения.
Обозначения, принятые на фигурах:
1- цилиндрический УЭ; 2- мост TP; 3-защитный кожух; 4-гайка, монолитно связанная с кожухом; 5-внутренний торец кожуха; 6-полость в цилиндре, для давления; 7-продольные ТР; 8-поперечные ТР; 9-контактные площадки; 10-изолирующая подложка; 11-колодка для припайки выводов; 12-прокладка из фибры, 13-эластичное уплотнение; -длина подложки; В-ее ширина; D-наружный диаметр цилиндра; р-давление.
Работа датчика сводится к следующему: в исходном положении УЭ находится в сжатом состоянии, при подаче давления УЭ дополнительно нагружается силой сжатия, при этом стенки цилиндра и мост TP деформируется, и при подаче на мост напряжения питания на его выходной диагонали формируется электрический сигнал пропорциональный давлению.
Преимущества предлагаемого датчика заключаются в следующем: упрощается его конструкция, повышается надежность, снижаются температурные погрешности и снижается его стоимость.
Источники информации, принятые автором при экспертизе:
1. Авт. свид. СССР № 398846, М. Кл. G 01 L 9/04, 1972.
2. Авт. свид. СССР № 539236, М. Кл. G 01 L 9/04, 1976, БИ № 46.

Claims (3)

1. Датчик давления, содержащий упругий элемент в виде полого цилиндра, мост тензорезисторов и защитный кожух, отличающийся тем, что защитный кожух снабжен монолитно с ним связанной гайкой, и при ее навинчивании на упругий элемент кожух внутренним торцем давит на него, вызывая сжатие упругого элемента, дополнительное сжатие упругого элемента происходит при подаче в полость цилиндра измеряемого давления; суммарное сжатие упругого элемента обуславливает повышение выходного сигнала.
2. Датчик давления по п. 1, отличающийся тем, что продольные и поперечные тензорезисторы и контактные площадки расположены на изоляционной подложке в виде цепочки, в которой тензорезисторы чередуются между собой, образуя замкнутую мостовую электрическую цепь, при этом подложка расположена на наружной поверхности цилиндра в центральной части перпендикулярно его продольной оси и ее длина равна длине наружной окружности цилиндра.
3. Датчик давления по п. 1, отличающийся тем, что упругий элемент и защитный кожух изготовлены из одного сплава.
RU2024100394A 2024-01-11 Тензорезисторный датчик давления RU2816669C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2816669C1 true RU2816669C1 (ru) 2024-04-03

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU243919A1 (ru) * Украинский научно исследовательский институт станков Датчик давления
SU539236A1 (ru) * 1975-03-17 1976-12-15 Предприятие П/Я А-1697 Датчик давлени
US4369659A (en) * 1980-08-11 1983-01-25 Bofors America, Inc. Pressure transducer
DE20205851U1 (de) * 2002-04-15 2002-07-11 Goldberg Zinovi Drucksensor
RU2480723C1 (ru) * 2012-03-05 2013-04-27 Валерий Анатольевич Васильев Датчик давления на основе нано- и микроэлектромеханической системы повышенной точности и надежности

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU243919A1 (ru) * Украинский научно исследовательский институт станков Датчик давления
SU539236A1 (ru) * 1975-03-17 1976-12-15 Предприятие П/Я А-1697 Датчик давлени
US4369659A (en) * 1980-08-11 1983-01-25 Bofors America, Inc. Pressure transducer
DE20205851U1 (de) * 2002-04-15 2002-07-11 Goldberg Zinovi Drucksensor
RU2480723C1 (ru) * 2012-03-05 2013-04-27 Валерий Анатольевич Васильев Датчик давления на основе нано- и микроэлектромеханической системы повышенной точности и надежности

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5983729A (en) Slender column force transducer
RU2816669C1 (ru) Тензорезисторный датчик давления
CN112213010A (zh) 一种温度补偿式光纤压力传感器及其受力计算方法
RU2795669C1 (ru) Тензорезисторный датчик силы
US4884346A (en) Apparatus for linear measurements
SU1714395A1 (ru) Датчик давлени
SU1629762A1 (ru) Датчик давлени
SU1663462A1 (ru) Устройство дл измерени давлени
SU1364924A1 (ru) Устройство дл измерени давлени
SU1490515A1 (ru) Устройство дл измерени давлени
SU732705A1 (ru) Датчик разности давлений
SU1553856A1 (ru) Датчик давлени
RU2110766C1 (ru) Устройство для измерения деформаций при повышенных температурах
CN114705356B (zh) 一种电阻应变片式测力传感器的自校准方法
CN203169161U (zh) 防过载的脉搏跳动血压波强度传感器
RU2024829C1 (ru) Датчик давления
JPS6217694Y2 (ru)
SU1566236A1 (ru) Датчик давлени
SU517818A1 (ru) Датчик давлени
US3303702A (en) Pressure transducers
SU667834A1 (ru) Силоизмерительный датчик
SU308317A1 (ru) УСТРОЙСТВО дл ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ПРЕССОВАНИИ ТРУБ
EP0077329A1 (en) Pressure transducer
SU1707489A1 (ru) Датчик давлени
SU1157373A1 (ru) Датчик давлени