SK8653Y1 - Method and apparatus for contactless sensing of mechanical quantities - Google Patents
Method and apparatus for contactless sensing of mechanical quantities Download PDFInfo
- Publication number
- SK8653Y1 SK8653Y1 SK185-2018U SK1852018U SK8653Y1 SK 8653 Y1 SK8653 Y1 SK 8653Y1 SK 1852018 U SK1852018 U SK 1852018U SK 8653 Y1 SK8653 Y1 SK 8653Y1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- resonant
- mechanical
- frequency
- circuit
- electromagnetic field
- Prior art date
Links
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Oblasť technikyTechnical field
Technické riešenie sa týka spôsobu a zariadenia na bezkontaktné snímanie mechanických veličín, najmä sily a tlaku. Technické riešenie spadá do oblasti elektrotechniky, merania, metrológie a teórie elektromagnetických polí.The technical solution relates to a method and apparatus for contactless sensing of mechanical quantities, in particular force and pressure. The technical solution belongs to the field of electrical engineering, measurement, metrology and theory of electromagnetic fields.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Známe spôsoby snímania mechanických veličín zvyčajne využívajú snímanie deformácii na pružnom telese vyvolané najmä silou alebo tlakom Presným zmeraním veľkosti tejto deformácie pri znalosti mechanických vlastností materiálu defoímačrsébo člena snímača sa získa vysoká presnosť merania. Štandardné spôsoby snímania vychádzajú z využitia prevodníkov pracujúcich na báze tenzometrov alebo na báze magnetostričného resp. piezoelektrického javu. Výstupom takéhoto prevodníka je elektromotorické napätie, ktoré obsahuje informáciu o meranej neelektrickej fyzikálnej veličine. Bezkontaktné spôsoby snímania nevyužívajú priamy elektricky' kontakt s deformačným členom snímača, pričom deformácie sa snímajú pomocou optoetektrického, kapacitného a indukčného princípu, čo umožňuje voľný pohyb deformačného člena a snímanie z väčšej vzdialeností od miesta pôsobenia zaťaženia, a zároveň to umožňuje snítnarsie v rôznych prostrediach. V rámci optoelektronických metód je možné uviesť snímanie deformácie optických vlákien, meranie malých deformácii ptostredrsfcívotnnasnímatria obrazu a jeho následného spracovania,pripadne využitá známych princípov merania vzdialenosti pomocou laserov. Nevýhoda využitia optoelektronických metód snímania je požiadavka na vhodné svetelné podmienky. Kapacitný a indukčný princíp snímania využíva zmenu vzdialenosti platní (telies), číru sa zmení charakteristická veličina. Jasnou nevýhodou týchto spôsobov merania sú špecifické požiadavky na použité materiály. Všetky uvedené spôsoby snímania využívajú prevodníky na elektrické napätie alebo prúd, kde je nevýhoda, že napätie je ľahko ovplyvniteľná veličina z vonkajšieho prostredia, čím sa do istej miery ovplyvňuje presnosť nameranej neelektrickej fyzikálnej veličiny.Known methods of sensing mechanical quantities usually utilize the sensing of deformation on a resilient body caused mainly by force or pressure. Standard methods of sensing are based on the use of transducers based on strain gauges or on the basis of magnetostrictive resp. piezoelectric effect. The output of such a converter is an electromotive voltage, which contains information about the measured non-electric physical quantity. The non-contact sensing methods do not utilize direct electrical contact with the sensor deformation member, wherein the deformations are sensed using an opto-electric, capacitive, and inductive principle, allowing the deformation member to move freely and sensing from greater distances from the load. In optoelectronic methods, it is possible to mention the optical fiber deformation sensing, the measurement of small deformations in the middle of the image sensing and its subsequent processing, or the known principles of laser distance measurement. The disadvantage of using optoelectronic sensing methods is the requirement for suitable lighting conditions. The capacitive and inductive principle of sensing uses a change of the distance of the plates (bodies), the characteristic quantity changes clearly. The specific disadvantages of the materials used are a clear disadvantage of these methods of measurement. All of the above methods use transducers for electrical voltage or current, where there is the disadvantage that the voltage is an easily influenced variable from the outside environment, thereby affecting to some extent the accuracy of the measured non-electric physical variable.
Uvedené nedostatky' v čiastočnej alebo úplnej miere poskytli možnosť riešiť tento problém vhodnými technickými prostriedkami s cieľom bezkontaktné snímať mechanické veličiny, najmä silu a tlak, t. j. bez elektrického prepojenia snímacieho prvku na telese mecbanfckébo pôsobenia len prostredníctvom vyhodnocovaná zmien elektromagnetického poľa vytvoreného v okolí telesa pôsobenia. Výsledkom tohto úsilia je ďalej opisovaný spôsob a zariadenie na bezkontaktné snímanie mechanických veličín podľa predkladaného úžitkového v zoru.The above-mentioned shortcomings have provided, in part or in full, the possibility of solving this problem by suitable technical means with the aim of contactlessly sensing mechanical quantities, in particular force and pressure, i. j. without the electrical connection of the sensing element on the body of the action or action only through the evaluated changes in the electromagnetic field formed around the body of action. As a result of this effort, a method and apparatus for contactless sensing of mechanical quantities according to the present utility model are described.
Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution
Podstatou technického riešenia je nový spôsob bezkontaktného snímania mechanických veličín, najmä sily alebo tlaku, a zariadenie na ten to účel Ak. sa v elektromagnetickom poli nachádra rezonančný elektricky obvod, dôjde k ovplyvňovaniu elektromagnetického poľa týmto rezonančným elektrickým obvodom Najväčšie ovplyvňovanie elektromagnetického poľa nastane vtedy, ak sa frekvencia elektromagnetického poľa blíži rezonančnej frekvencii rezonančného elektrického obvodu.Tento vph’v saprenesie na žiarič vo fom® odparenej elekt.ro magnetickej vlny. Odrazená elektromagnetická vlna je presmerovaná smerovým členom do vy hodnocovacieho/riadiaceho obvodu. Do vy hodnocovacieho/riadiaceho obvodu postupuje aj sígnálz vy soko frekvenčného generátora. Yýhodnocovací/riadiaci obvod vyhodnotífiekvenciu, pri ktorej nastane najväčšie vzájomné ovplyvňovanie elektromagnetického poľa a rezonančného elektrického obvodu a vypočíta rezonančnú frekvenciu rezonančného elektrického obvodu. Ak bude rezonančný eíekirický obvod súčasťou pružného telesa mechanického člena, ktotý vplyvom mechanickej veličiny zrnení svoj tvar a zároveň ai rezonanciu rezonančného elektrického obvodu, potomrezonančná frekvencia rezonančného elektrického obvodu a taktiež frekvencia, ktorú vyhodnotivyhodnocovacia elektronika, bude niesť informáciu o incidenčnej mechanickej veličine. Zdrojom elektromagnetického poľa je vysokofrekvenčné napätie vytvorené vo vysokofrekvenčnomgeneratore a postupujúce priamo cez smerový člen na žiarič.The essence of the technical solution is a new method of non-contact sensing of mechanical quantities, especially force or pressure, and a device for this purpose Ak. The electromagnetic field is most affected when the frequency of the electromagnetic field is close to the resonant frequency of the resonant electric circuit. magnetic wave. The reflected electromagnetic wave is redirected by the directional element to the evaluation / control circuit. A high frequency generator is also transmitted to the evaluation / control circuit. The evaluation / control circuit evaluates the frequency at which the electromagnetic field and the resonant electric circuit interact most and calculates the resonant frequency of the resonant electric circuit. If the resonant electronic circuit is part of the resilient body of the mechanical member, which due to the mechanical magnitude of the grain, its shape and resonance of the resonant electric circuit, the resonant frequency of the resonant electric circuit, and The source of the electromagnetic field is the high-frequency voltage generated in the high-frequency generator and passing directly through the directional element to the radiator.
Spôsob bezkontaktného snímania mechanických veličín, najmä sily alebo tlaku, možno prevádzkovať na zariadení n a bezkontaktné snímanie mechanických veličín, najmä sily alebo tlaku, ktorého podstata spočíva v tom, že pozDstávazvysokofrekvenčnéhogeneiátoraprepojeného cez smerový člen so žiaričom elektromagnetického poľa umiestneného v okolí pružného telesa mechanického člena snímača s uratvoreným rezonančným elektrickým obvodom Žiarič elektromagnetického poľa je pripojený cez smerový člen k výhod nocovaciemu/riadiacenru obvodu, ktorý je ešte prepojený s vysoko frekvenčným generátorom.A method for contactless sensing of mechanical quantities, in particular force or pressure, may be operated on a device for contactless sensing of mechanical quantities, in particular force or pressure, characterized in that it consists of a high-frequency generator connected via The resonant electrical circuit is closed. The electromagnetic field emitter is connected via a directional element to the advantages of a nocturnal / control circuit which is still connected to a high frequency generator.
Výhody spôsobu a zariadenia na bezkontaktné snímanie mechanických veličín, najmä sily a tlaku, podľa tohto technického riešenia sú gavné z účinkov, ktoiými sa prejavujú navonok. Vo všeobecnosti urožno konThe advantages of the method and the device for contactless sensing of mechanical quantities, in particular of force and pressure, according to this technical solution are advantageous from the effects which are manifested externally. In general, con
S K 8653 Υ1 šíatovať,že originalita riešenia spočíva v tom, že tento spôsob sinevyžaduje žiadne elektrické kontaktné pripojenie rnechanického člena s rezonančným elektrickým obvodom, čím sa minimahzuje chyba merania. Elektromechanická fyzikálna veličina sa prevedie na frekvenciu. Frekvencia je najpresnejšie merateľná veličina z. jednotiek SI. Uvedeným spôsobomsa minimalizujú zdroje chýb snímania mechanickej veličiny a jej vyhodnotenia. Navrhované technické riešenie využíva zmenu vlastnosíieleklromagnetického poľa na meranie neelektrických fyzikálnych veličín.With K 8653 Υ1 it is argued that the originality of the solution is that this method does not require any electrical contact connection of the resonant electrical circuit to minimize measurement errors. The electromechanical physical quantity is converted to frequency. Frequency is the most accurately measurable quantity of. SI units. In this way, they minimize the sources of errors in sensing the mechanical quantity and its evaluation. The proposed technical solution uses a change in the properties of the electromagnetic field for the measurement of non-electric physical quantities.
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Na priloženom obrázku je schéma bezkontaktného snímania mechanických veličín a zariadenia na tento účelThe attached figure is a diagram of contactless sensing of mechanical quantities and devices for this purpose
Príklady íískufotrieniaExamples of isotriation
Jednotlivé uskutočnenia podlá technického riešenia sú predstavované na ilustráciu a nie ako obmedzenia technických riešení. Odborníci poznajúci stav techniky nájdu alebo budú schoptrízisuť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam technického riešenia. Aj takéto ekvivalenty budú spadať do rozsahu nasledujúcich nárokov na ochranu.The individual embodiments of the invention are presented for illustration and not as limitations of the technical solutions. Those skilled in the art will find or will be able to rely upon using no more than routine experimentation many equivalents to specific embodiments of the invention. Such equivalents will also fall within the scope of the following protection claims.
Odborníkom poznajúcim stav techniky netnôže robiť problém optimálne navrhnutie zapojenia a výber vhodných prvkov, preto tieto znaky neboli detailne riešené.It is not difficult for those skilled in the art to optimally design the wiring and select the appropriate elements, so these features have not been addressed in detail.
Príklad 1Example 1
Spôsob bezkontaktného snímania mechanických veličín, najmä sily alebo tlaku je charakterizovaný tým. že vysokofrekvenčným elektrický m signákim generovaný tu vo vysokofrekvenčnom generátore .3 sa cez smerový člen 4 žiaričom 5 vybnd i elektromagnetické pole v okolí pružného telesa 1 mechanického člena vystaveného mechanickému pôsobeniu, v ktorom je uzatvorený rezonančný elektrický’ obvod 2. Vplyvom mechanickej veličiny na ptužné teleso 1. mechanického člena s rezonančným elektrický tn obvodom 2 sa mení jeho rezonančná frekvencia, ktorá ovptyvňuje elektromagnetické pote vytvorené žiaričom 5, čo spôsobuje odraz elektromagnetickej vlny postupujúcej spätne do žiariča 5. Spätne odrazená elektromagnetická vlna zo žiariča 5 cez smerový člen 4 a .vysokofrekvenčný elektrický signál z vysokofrekvenčného generátora 3 sú privedené do vy hodnocovacieho/riadiaceho obvodu 6. Prelaďovaním vysokofrekvenčného generátora 3 sa dosahuje najväčšie vzájomné ovplyvňovanie elektromagnetického poľa a rezonančného elektrického obvodu 2. Výhodnocovacvriadiaci obvod 6 vyhodnocuje frekvenciu, pri ktorej nastane najväčšie vzájomné ovplyvňovanie elektromagnetického poľa a rezonančného elektrického obvodu 2 a vypočítava rezonančnú frekvenciu rezonančného elektrického obvodu 2. Na základe vypočítanej rezonančnej frekvencie rezonančného elektrického obvodu 2 sa vo vyhodrrocovacom/ riadiacom obvode 6 stanovuje hodnota neelektrickej fyzikálnej veličiny pôsobiacej na mechanicky- člen.The method of contactless sensing of mechanical quantities, in particular force or pressure, is characterized by this. The electromagnetic field in the vicinity of the resilient body 1 of the mechanical member subjected to mechanical action, in which the resonant electrical circuit 2 is closed, is influenced by the radiator 5 by means of the radiator 5 by means of the radiofrequency generator 3 generated here in the radiofrequency generator. 1. The resonant electric tn circuit 2 of the mechanical member changes its resonant frequency, which affects the electromagnetic sweat generated by the radiator 5, causing reflection of the electromagnetic wave passing back into the radiator 5. The rebound electromagnetic wave from the radiator 5 through the directional member 4 and the high-frequency electric the signal from the high-frequency generator 3 is fed to the evaluation / control circuit 6. The tuning of the high-frequency generator 3 achieves the greatest interaction between the electromagnetic field and the resonant electric circuit. 2. The evaluation control circuit 6 evaluates the frequency at which the most significant interaction between the electromagnetic field and the resonant electric circuit 2 occurs and calculates the resonant frequency of the resonant electric circuit 2. On the basis of the calculated resonant frequency of the resonant electric circuit 2, the non-electric physical variable applied to mechanically - member.
Príklad 2Example 2
Zariadenie na bezkontaktné snímanie mechanických veličín, najmä sily alebo tlaku, pracujúce spôsobom podľa príkladu 1, pozostávaz vy sokoírekvenčného generátora 3 prepojeného cez smerový člen 4 so žiaričom 5 elektromagnetického poľa umiestneného v okolí pružného telesa 1 mechanického člena snímača s uzatvoreným rezonančným elektrickým obvodoraž. Žiarič 5 elektromagnetického poľa je pripojený cez smerový člen 4 k vyhodnocovacteruu/riadiacemu obvodu 6, ktorý je prepojený s vysokofiekvenčnýmgenerátorom 3.The apparatus for contactless sensing of mechanical quantities, in particular force or pressure, operating according to the method of Example 1, consists of a high-frequency generator 3 connected via a directional member 4 to an electromagnetic field radiator 5 disposed around the resilient body of the mechanical sensor member. The emitter 5 of the electromagnetic field is connected via a directional member 4 to the evaluator / control circuit 6, which is connected to a high-frequency generator 3.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability
Spôsob a zariadenie na bezkontaktné snímanie mechanických veličín je možné využiť v priemyselných odvetviach, kde je nutné presné neranie neelektrických fyzikálnych veličín, ako je napríklad robotika, mechatamika, presné strojárstvo, obrábacie stroje, presné meracie stroje a prístroje.The method and apparatus for contactless sensing of mechanical quantities can be used in industries where precision non-electrical physical quantities such as robotics, mechanical devices, precision engineering, machine tools, precision measuring machines and instruments are required.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK185-2018U SK8653Y1 (en) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Method and apparatus for contactless sensing of mechanical quantities |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK185-2018U SK8653Y1 (en) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Method and apparatus for contactless sensing of mechanical quantities |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK1852018U1 SK1852018U1 (en) | 2019-08-05 |
SK8653Y1 true SK8653Y1 (en) | 2020-01-07 |
Family
ID=67432626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK185-2018U SK8653Y1 (en) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Method and apparatus for contactless sensing of mechanical quantities |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SK (1) | SK8653Y1 (en) |
-
2018
- 2018-10-26 SK SK185-2018U patent/SK8653Y1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SK1852018U1 (en) | 2019-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109443606B (en) | Magnetostrictive tactile sensor array for intelligent manipulator | |
CN201787917U (en) | High-accuracy magnetic displacement transducer | |
CN102645152B (en) | Wide-range magnetostrictive displacement sensor device and measurement method thereof | |
CN113028965A (en) | Giant magnetoresistance detection device of magnetostrictive displacement sensor | |
Yang et al. | Design and characterization of high-sensitivity magnetostrictive tactile sensor array | |
KR100518896B1 (en) | Distance measuring IC | |
CN110161296A (en) | The excitation closed control circuit and its control method of fluxgate current sensor | |
SK8653Y1 (en) | Method and apparatus for contactless sensing of mechanical quantities | |
KR100919478B1 (en) | Load measuring transducer using induced voltage for overcoming eccentric error and load measurement system using the same | |
Schukar et al. | Magnetic field detection with an advanced FBG-based sensor device | |
SK1212018A3 (en) | Method and apparatus for contactless sensing of mechanical quantities | |
CN110118947A (en) | A kind of magnetic sensing device | |
Hart'anský et al. | A new method of measuring the physical quantities | |
KR100919477B1 (en) | Load measuring transducer using induced voltage for reducing measuring errors and load measurement system using the same | |
KR100500736B1 (en) | Weighing Sensor Gage Using Induced Voltage and Weighing System Using the Same | |
CZ2017484A3 (en) | A method of detecting and measuring mechanical displacement and mechanical vibrations | |
EP3645984B1 (en) | A weighing device | |
CN107342706B (en) | Piezoelectric driver response hysteresis characteristic identification device and method | |
KR100500735B1 (en) | Weighing Sensor Gage Having Eccentric Toleration and Using Induced Voltage and Weighing System Using the Same | |
KR100339698B1 (en) | Displacement measuring apparatus using electromagnetic standing wave | |
Sakhabutdinov et al. | High Voltage Fiber Optic Sensor Modeling and Calculation | |
Spillman Jr et al. | Remotely interrogated sensor electronics (RISE) for smart structures applications | |
CN117589208A (en) | Magnetostrictive displacement sensor based on piezoelectric cutoff reflection wave | |
US20230393002A1 (en) | Soft force sensor | |
Fedyanin et al. | On the Issue of Studying the Dependence of Magnetic Fields Created by Solenoids in the Acoustic Paths of Magnetostrictive Linear Displacement Sensors on their Parameters and Changes in Distance from its Center |