SU1046628A1 - Two-component force measuring pickup - Google Patents

Two-component force measuring pickup Download PDF

Info

Publication number
SU1046628A1
SU1046628A1 SU792777493A SU2777493A SU1046628A1 SU 1046628 A1 SU1046628 A1 SU 1046628A1 SU 792777493 A SU792777493 A SU 792777493A SU 2777493 A SU2777493 A SU 2777493A SU 1046628 A1 SU1046628 A1 SU 1046628A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
pin
shoe
fixed
mechanotron
paraboloid
Prior art date
Application number
SU792777493A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Михайлович Ростовцев
Герман Семенович Берлин
Игорь Леонидович Кузнецов
Валерий Павлович Лукьянов
Неля Алексеевна Мелехова
Original Assignee
Предприятие П/Я М-5671
Предприятие П/Я Г-4219
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я М-5671, Предприятие П/Я Г-4219 filed Critical Предприятие П/Я М-5671
Priority to SU792777493A priority Critical patent/SU1046628A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1046628A1 publication Critical patent/SU1046628A1/en

Links

Abstract

ДВУХКОМПОНЕНТНЫЙ СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬШЙ ДАТЧИК, содержащий двухкоординатный механотрон, закрепленный в неподвижной колодке, и упругую систему, св занную с одной сфороны (с неподвижной коподкой, а с другой стороны через подвижную колодку со штырем механотрона, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и улучшени  эксплуатационных характеристик, в нем упруга  система выполнена в виде полого усеченного параболоида вращени , расположенного соосно штырю механотрона и св занного герметично с неподвижной колодкой в своем большем сечении и с подвиж- . ной колодкой в своем меньшем сечении , при этом воображаема  вершина параболоида вращени  совмемвна с точкой приложени  измер емого усили  к штырю I механотрона.A TWO-COMPONENT SILENT-MEASURING SENSOR containing a two-coordinate mechatronic fixed in a stationary shoe and an elastic system connected to one sforony (with a fixed heel and, on the other hand, through a movable shoe with a pin of a mehanotron, which, in order to improve measurement accuracy, measure with a measuring shoe that is measured and measured. operational characteristics, in it the elastic system is made in the form of a hollow truncated paraboloid of rotation, located coaxially with the mecharotron pin and connected tightly with a fixed shoe in its a larger section and with a movable block in its smaller section, while the imaginary vertex of the paraboloid of rotation is compatible with the point where the measured force is applied to the pin I of the mechanotron.

Description

Изобретение относитс  к силоизмерительной технике. Известны. механо гропные сило.измерительные датчики, содержащие упруг систему и механотрюпные преобразователи f 1 J. Недостатком этих датчиков  вл ет с  то, что они представл ют собой однокомпонектные устройства и не позвол ют производить измерение вектора усили . Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству  вл етс  двухкомпонентный .силоизмерительный датчик,, содержащий двухкоординатный м.еханотрон, закрепленный в неподвижной колодке, и упругу систему, св занную с одной стороны с неподвижной колодкой,- а с другой стороны через подвижную колодку со . штырем механотрона. 2 . . Недостатком известного датчика  вл етс  невысока  точность .из-за Нсшичи  гистерезиса в упругой системе и неравномерности нагружнени  сечений упругой системы датчика, а также невозможность использовани  датчика в жидкой среде из-за незащищенности мембраны механотрона от во.здействи  среды. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  и улучшени эксплуатационных характеристик. Указ.анна  цель достигаетс  тем, что в датчике упруга  система выпол нена в виде полого .усеченного параболоида вращени , расположенного соосно штырю механотрона и св занно го герметично с неподвижной колодкой -в своем большем сечении и с под вижной колодкой в своем меньшем сечении , при этом воображаема  вершин параболоида совмещена с точкой приложени  измер емого.усили  .к штырю механотрона. На фиг. 1 показан датчик, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - схема нагружени датчика. Датчик состоит из оболочки 1, подвижной колодки 2, жестко и герме тично соединенной с оболочкой 1 и штырем 3 двухкомпонентного механотрона . В своем другом (большем) сечении оболо.чка 1 жестко и герметично соединена с неподвижной колодкой .4, где, в свою очередь, аналогичным образом закреплен фланец 5, несущий в себе эластичную мембрану 6 и стекл нный корпус 7 механотрона.Дву компонентный механотрон включает в себ  также четыре неподвижных катод 8,жестко св занных с корпусом 7 по средством слюд ных изол торов 9,и о щий подвижный анод 10 квадратного с „чени ,укрепленный на стержне 3,впаЯННОМ в мембрану б,  вл ющуюс -частью вакуумированной полости механотрона.,. Подвижный анод 10 электрически соединен с выводим цокол  посредством гибкой контактной пружинки 11, а остальные электроды соединены с вывода и .цокол  посредством контактных проводников 12с Каждый из катодов механотрона расположен вдоль одной из плоскостей анода. Перемещение анэда, вызванное перемещением штыр  механр трона , приводит к изменению межэлектродны х рассто ний в приборе и к соответствуюцему изменению токов катодов . При этом механотрон имеет две оси наибольшей чувствительности по току к перемещению - оси ЛЯЦ. и NN {фиг. 3), В то же врем  оси ММ и ЫЫ  вл ютс  ос ми пр моугольных координат, .по которым происходит разложение на компоненты измер емо- . го -вектора усили  Датчик работает следующим образом . Измер емое усилие воздействует на штырь 3 механотрона, передающего через подвижную колодку 2 усилие на оболочку 1, котора , упруго деформиру сь , вызывает перемещение штыр  3 и св занного с ним анода 10 относительно катодов 8, что и обусловливает возкикковение электрического сигнала на выходе измерительной системы. . Дл  TorOf чтобы снизить механический гистерезис, геометрическа  форма оболочки 1 прин та в виде тела равного сопротивлени  изгибу. На схеме нагружени  оболочки (фиг.4) заданы ее длина б, диаметр D защелки и толщина материала cf. Требуетс  найти текущий диаметр Dj из услови  ранного сопротивлени  изгибу силой F.I . Пренебрега  жесткостью мембраны б; рассмотрим заданную оболочку как. балку а, консольно нагруженную силой F. Дл  балок равного сопротивлени  изгибу справедливо общеизвестное соотношение .. и - .х const, (-() , W где 6 - напр жение в материгше балки, обусловленное ее изгибом; М . текущий и максимальный изгибающие моменты, соответственно; Ujj,W - текущий и максимальный сопротивлени  изгибу балки, соответственно. Эпюра изгибгиощих моментов (фиг в) показывает, что М-.г. М F X где X - текуща  координата. С другой стороны, дл  поперечного сечени  в виде тонкостенного кругового кольца -Il mcfx 4 Подставл   вышеприведенные эна ни  Mjf, М„, W,V в формулу ( 1), получаем р ЛВ « Выражение (2) после сокращени  обеих частей полученного соотноше ни  на 4P/J7 :r приводит к зависимост , l-°i- .. Уравнение (3) представл ет соб искомое уравнение образующей сред ной поверхности оболочки 1. Эта образующа  - парабола, а поверхность, образуема  ею - параболоид. Существенным  вл етс  здесь то обсто тельство, что нагружение оболочки должно производитьс  так, чтобы лини  действи  измер емого усили  проходила касательно к вершине параболоида. Использование.предлагаемой конструкции позвол ет помимо повышени  линейности преобразовани , снижени  гистерезиса выходной характеристики и уменьшени  .расхода материала повысить чувствительность датчика к силам по сравнению, например, с цилиндрической оболочкой с тем же диаметром заделки. Учитыва  тот факт, что в данной конструкции датчика параболоидна  оболочка усечена, точка.С приложени  усили  Р к штырю мехаиотрона совмещена не с реальной, а с вообт ражаемой вершиной указанного параболоида - срединной поверхностью оболочки.This invention relates to load measuring technique. Known. Mechano-gropic force-measuring sensors containing an elastic system and mechano-bryonic converters f 1 J. The disadvantage of these sensors is that they are single-component devices and do not allow the measurement of the force vector. The closest technical solution to the proposed device is a two-component force-measuring sensor, containing a two-coordinate machine, fixed in a fixed shoe, and an elastic system, connected on one side with the fixed shoe, and on the other side via the movable shoe, co. pin mechatronic. 2 . A disadvantage of the known sensor is the low accuracy due to the hysteresis in the elastic system and the uneven loading of the elastic system of the sensor, as well as the inability to use the sensor in a liquid medium due to the exposure of the mechanotron membrane to the environment. The aim of the invention is to improve measurement accuracy and improve performance. This goal is achieved by the fact that in the elastic sensor the system is made in the form of a hollow-cut paraboloid of rotation located coaxially with the mechanotron pin and connected tightly to the fixed shoe in its larger section and under the sliding shoe in its smaller section, with this imaginary vertices of the paraboloid is aligned with the point of application of the measurable force, to the pin of the mehanotron. FIG. 1 shows the sensor, a general view; in fig. 2 is a section A-A in FIG. one; FIG. 3, section BB, FIG. one; in fig. 4 is a sensor loading circuit. The sensor consists of a shell 1, a movable shoe 2, rigidly and hermetically connected to the shell 1 and pin 3 of a two-component mechatronic. In its other (larger) cross-section, obol.chka 1 is rigidly and hermetically connected to a fixed shoe .4, where, in turn, the flange 5 is fixed in the same way, carrying an elastic membrane 6 and a glass case 7 of the mechanotron. The two-component mechatronic includes also four fixed cathodes 8, rigidly connected to the housing 7 by means of mica insulators 9, and a common movable anode 10 square with, mounted on the rod 3, which is inserted into the membrane b, which is a part of the vacuumized mechatronic cavity .,. The movable anode 10 is electrically connected to the output base by means of a flexible contact spring 11, and the remaining electrodes are connected to the output and base by means of contact conductors 12c. Each of the cathodes of the mechanotron is located along one of the anode planes. The movement of the wire caused by the movement of the pin of the throne mechanism leads to a change in the interelectrode spacings in the device and to a corresponding change in the currents of the cathodes. At the same time, the mechanotron has two axes of the greatest sensitivity to current to displacement — the LNC axis. and NN {fig. 3) At the same time, the axes MM and LY are the axes of the rectangular coordinates, along which decomposition into components of the measurement is effected. go-vector force Sensor works as follows. The measured force acts on the pin 3 of the mechanotron, transmitting through the movable block 2 a force on the shell 1, which, elastically deforming, causes the pin 3 and the anode 10 connected with it to move relative to the cathodes 8, which causes the electric signal to be rectified at the output of the measuring system . . For TorOf, in order to reduce the mechanical hysteresis, the geometric shape of shell 1 is taken in the form of a body of equal resistance to bending. On the loading diagram of the shell (Fig. 4), its length b, diameter D of the latch and material thickness cf are set. It is required to find the current diameter Dj from the condition of flexural strength by the force F.I. Negrembral membrane stiffness b; consider the given shell as. beam a, cantilevered loaded by force F. For beams of equal resistance to bending, the well-known relationship is true .. and --.х const, (- (), W where 6 is the stress in the material below the bend; its current and maximum bending moments Ujj, W is the current and maximum bending resistance of the beam, respectively. The diagram of bending moments (FIG. c) shows that M is G. M and M FX where X is the current coordinate. On the other hand, for a thin walled circular cross section rings - Il mcfx 4 Substituting the above eni nor Mjf, M „ , W, V in the formula (1), we obtain the p RV "Expression (2) after the reduction of both parts of the obtained ratio by 4P / J7: r leads to the dependency, l - ° i -. Equation (3) represents the required the equation forming the middle surface of shell 1. This forming is a parabola and the surface formed by it is a paraboloid. Here it is essential that the shell must be loaded so that the line of action of the measured force passes relative to the top of the paraboloid. The use of the proposed design allows, in addition to increasing the linearity of the transformation, reducing the hysteresis of the output characteristic and reducing the material consumption, to increase the sensitivity of the sensor to forces compared to, for example, a cylindrical shell with the same embedment diameter. Taking into account the fact that, in this sensor design, the paraboloid shell is truncated, point. With the application of force P to the pin of the mechaotron, it is not combined with the real one, but with the visible top of the said paraboloid - the middle surface of the shell.

г -fg-f

Claims (1)

ДВУХКОМПОНЕНТНЫЙ СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ДАТЧИК, содержащий двухкоординатный механотрон, закрепленный в неподвижной колодке, и упругую систему, связанную с одной стороны |с неподвижной колодкой, а с другой стороны через подвижную колодку со штырем механотрона, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и улучше- ния эксплуатационных характеристик, в нем упругая система выполнена в виде полого усеченного параболоида вращения, расположенного соосно штырю механотрона и связанного герметично с неподвижной колодкой в своем большем сечении и с подвижной колодкой в своем меньшем сечении, при этом воображаемая вершина параболоида вращения совмещена с ' точкой приложения измеряемого усилия к штырю ι механотрона.TWO-COMPONENT POWER MEASURING SENSOR, comprising a two-coordinate mechanotron fixed in a fixed block, and an elastic system connected on one side with a fixed block, and on the other hand through a moving block with a pin of a mechanotron, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy and improve operational characteristics, in it the elastic system is made in the form of a hollow truncated paraboloid of revolution located coaxially with the pin of the mechanotron and tightly connected with the fixed block in its pain cross section and with a moving block in its smaller section, while the imaginary vertex of the paraboloid of rotation is combined with the point of application of the measured force to the pin ι of the mechatronic. (6D(6D
SU792777493A 1979-06-07 1979-06-07 Two-component force measuring pickup SU1046628A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792777493A SU1046628A1 (en) 1979-06-07 1979-06-07 Two-component force measuring pickup

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792777493A SU1046628A1 (en) 1979-06-07 1979-06-07 Two-component force measuring pickup

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1046628A1 true SU1046628A1 (en) 1983-10-07

Family

ID=20832580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792777493A SU1046628A1 (en) 1979-06-07 1979-06-07 Two-component force measuring pickup

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1046628A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР ,№467244, кл. G 01 U 1/04, 19.12.74. 2. Авторское свидетельство СССР 662830, кл. G 01 U 1/14, 23.12.76. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69022068T2 (en) ONE-PIECE MASS PRODUCTION PRESSURE SENSORS AND SCALES WITH SUCH PRESSURE SENSORS.
KR890002674A (en) Resistivity measurement method and apparatus
US4229776A (en) Capacitive capsule for aneroid pressure gauge
US2761216A (en) Position indicator-recording instrument
JP3170022B2 (en) Dimension measuring device
US7395610B2 (en) Digital measuring instrument
SU1046628A1 (en) Two-component force measuring pickup
EP0063220B1 (en) Device for measuring the unbalance of an object
US3074175A (en) Displacement transducer
US2098099A (en) Wind pressure gauge
US3020508A (en) Displacement transducer
CN217424501U (en) Handheld net capable of electronic weighing
US4002061A (en) Capacitance transducer for the measurement of bending strains at elevated temperatures
RU2040781C1 (en) Strain-gauge transducer of dynamic pressure
CN109357651B (en) Precision driving displacement measuring device
SU966489A1 (en) Capacitive displacement transducer
KORNLIUM et al. A sensor for automatic measurement of the deflection of flat samples in investigations of low-cycle fatigue by pure bending
SU932320A1 (en) Magnetic discharge pressure pickup
SU1049282A1 (en) Device for measuring contact pressure force in current collector
SU705267A1 (en) Device for measuring liquid level
KR920005504B1 (en) Pendulum potentiometer by load
SU838431A1 (en) Dynamometer
SU1137360A1 (en) Absolute pressure pickup
RU2019788C1 (en) Strain gauge for measuring displacement
SU1041886A1 (en) Three-component strain gauge device