SU1092413A1 - Трехкомпонентный датчик перегрузки - Google Patents

Abstract

ТРЕХКОМПОНЕНТНЬЙ ДАТЧИК ПЕРЕГРУЗКИ, содержащий груз, соединенный с корпусом посредством упругого элемента с тензорезисторами, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона и повышени  точности измерений, упругий элемент выполнен в виде трех криволинейных балок, лежаитих на одной поверхности и охватывающих груз по контуру , две из которых, крайние, расположены симметрично относительно центральной с площадью поперечного сечени  большей, чем у крайних балок, при этом угол охвата груза балками образован плоскост ми, пpoxoд щIiми через то11ки креплени  балок в местах их соединени  с корпусом и грузом и пересекающимис  в центре т жести груза, и составл ет больше 90 , а тензорезисторы размещены на централь- с о ной балке в местах пересечени  оси балки с двум  взаимно перпендикул рными ос ми, проход щр ми через центр т жести груза, а на крайних балках в местах заделки балок к корпусу и к грузу.

Description

0(П

./ е

СО

гt(г6i

Изобретение относитс  к i;:j-ie ,)i ; тсх--икО; а имегЕно к лагсика; ;. предназначенным дл  измерени  liupcrpyaoK-ycKvOpCHHH „

Изнестен однококгюнеьпный дпт1-1ик перегрузки, содержапмй груз, с:се ненггый с корпусом посредством yntjy;ого элемента с наклгенны тс :т;резисторами f1j„

Недостатком этого датчике repni-рузки  в;; етс  1евозмож:- :ость liSMepeiinn Других составл ющих вектора leptMjiy:-;ки--ускорени .

Наиболее близким по гехнической сущности к предлагаемому  вл етс  датчик, содержатий груз, соедини -пы с кopпyco s посредством упругого э.пемента , с расположенными пз нем :-ечзг;

резисторами 2j,

Недостатком этого датчика  в.л ет-с  узкий диапазон эксплуатации, обу,:лоиленный разнодиапазож сстью нзкер ;ни  компонентов 3 -ITO существенио снижает точность измерени 

Цель изобретени  - расшт-репие диапазона эксплуатац1- Н л iruвьш;ение точности изм1-;ре 1ИЙ ;

Зказачна  :дель дос игае1 с  г;:м, что в даТ- ике,, содержацем г-руз, соединенный с корпусом иосредство 4 упругого злемента с сензорсзисторам ; упругт-тй элемент выполнен Б виде тра; криволннейнглх балок „ леказцгх па о.ггной поверхности и охватывающих груз по контуру, две лз которых, крайниераспололсены симметрично относитель

но центральной с nonepc4::ia-го сечени  больп еЙ5 чем у крайних балок, при этом угол охгЕата vpy;ja балками образовал плс1скс ст мк,, гро ход щими через точки крегглснк  (Залок в местах их соединени  с корпус;;.м и грузом и пересекаюц имис  н цсз;; р ; т жести груза5 и составл: ег больгк;: 90 С, а тензорезисторы размеп1ень: на пактральной балке в кастах пересечени  оси балки с двум  )ззаимно  ер-пендикул рными ос ми,, проход гцими через центр т жести груза,, а на крайних балках - в местах за,делки балсп-.к корпусу и к грузу.

На фиг. 1 изображен трехломг он€;нтный датчик перегрузки с кризолинейHbiMii балками, составленными из плоских пластин, св за.ргных жесткой nei:ie мычкой, и охватывающими груз в Еи;;;е пара,плелепипеда| на фиг, 2 - варис-нт вынолнени  трехкомпонентного датчика

..i С.. кри;;;;:1инейными балками, охг ать:г;а|.:1П1Нл:и груз а виде нилинд;)а; на фи , ; - -iMiiopa нормальных нап  кк} т и | ба:)ках от действи  соС: ;н ,.Ц1 ri ; ;ia (piny 4 эпюра и:)рма;п1нь;х чапр же} ий й- jia балках действи  составл к.щей п с ; на фи: , : згпс})ы но1;маль:- ых капр жен1-;й V -,: к 1айних и эпюрь; кас ,:те,:1 ьных напр жений на центральн;1Й банке О;- ,1ействи  cocтa5J  ющeй П Ни фиг. 6 - схемь включени  тензорезгсторо;; „ I Тензорезисторы в скобках наклее;;:;, на обратной стороне балок; f-i., : Пц; П :У с:)С авл;(ю:цие - компонен7ы перегтзузки :

) ре }-:омпс: датчик перегрузки сод-З-Гоигг г-руз 1 „ соединенный с кораусом 2 П1:зсредством упругого элеМЕНта Гкнолпйчг-огс в виде трех криволннейгых балок 3-55лежащих на одной noiiepxi-iOCTH и охватьвающнх груз

1 По :;-а;:г:у.ру.. две балки 3 и 5 симметpr 4iiO ;л:спол же}1Ь ::ТТ1осительно центральной ба,;ки 1 5 момент i-нердии сет

иалок

и 5, Члс слост ми б и 7, исход щими (:з це:-; ;-а плпкести (д,.) 1

и 1 ;ох;;лЯ Ц11Ми через очхк 8 и 9

кр2п.пе1п- Я ба:к)К к корпусу и к грузу ссэтвсч: узепно 5 образован угол 10 охв;1та груза балками, который больше 90, ;)сь Рсоо1)дккат (или чузствителы;осли ) У и Y датчика криволинейной ба.г к:ч 4, ггричем начало коордиг-ат coв ieIдc;o с (у т „ груза, а сами оси ориент:-i: овалы внутри угла 10 охвата Тензоре: зисторы 12--15 и 16-19 дл  измер;-:; - И1 перегрузок здоль осей X иУ наклесш- Fia лeитpaJi;ьнoй балке н точках пересечени  oci-; 10 двум  лергенд}гку,л рными К и Y „ Именно Е зтгтх точках имеют место макси™

b a- i:i:;bie :1апр кени  и соответствующий им максу.-а.льный вь:ходной сигнал, поэтo y угол 10 груза выбираетс  боль. 90, т,е, больше угла разме1кекн  те.тз(:фазистаров „ На крайних

балКах п местах заделки балок к корпусу и ; грузу наклеены тензорезисторы 20-23   предназначенные дл  изм;г: ени  перегрузки ГЬ.,, в направ .пении оси 2: перпендикул рной ос м

X. и Y. Текзорезнстсры включены

в п,печи 1-;змерите,.льнь.;х мостов. Причем дл  измерени  перегрузки П;.можко использовать тензорезисторы 20-23 или /4-27..

Датчик работает следующим оьразом.

При ускоренном движении корпуса 2 сила Р, действующа  на упругие балки, определ етс  как произведение массы m груза на ускорение а . Силу Р и соответственно ускорение а можно разложить по ос м чувствительности датчика на Р , PVJ , Р и а ,i , а . ,

015 или , ,

„ Р d

-г;

Из эпюры напр жений (фиг. 3 и 4) видно, что в местах размещени  тек- зорезисторов 12-16, предназначенных дл  измерени  перегрузки, величина напр жени  от перегрузкиПи, действующей в перпендикул рном направлении, равна нулю, т.е. Пи не вли ет на точность измерени  nj(. Анализиру  эпюры напр жений (фиг. 3 и 4), аналогично можно отметить, что П)( не вли ет на точность измерени  п( . Действи  ускорени  Qg. преобразуетс  в крут щий момент, действующий на упругие балки и воспринимающийс  в основном крайними балками 3 и 5. Центральна  балка 4 не воспринимает указанный крут щий момент, например, часть крут щего момента, возникающего от Q и приход щего на центральную балку, составл ет

-2

-n,-d 10

Ь.-6ч

кр,&

1 1

AI 0,5

Таким образом, вли ние 01 j на точность измерени  а,(И 01 исключаетс  схемой упругого элемента и схемной электрической компенсацией. Рассматрива  вли ние ускорени  а и точность измерени , можно отметить следующее. Ускорени  Ох и вызывают деформации изгиба в балках 3-5. Поэтому момент инерции центральной балки выбираетс  большим моментов 5 инерции балок 3 и 5. Таким образом, основна  часть нагрузки приходитс  .на центральную балку и тем самым исключаетс  вли ние Пх Пц на точность измерени  П причем с целью повы0 шени  точности предусмотрена электрическа  схемна  компенсаци .

Использование предлагаемого изобретени  по сравнению с прототипом, 25 позвол ет расширить диапазон эксплуатации датчика, например, при одинаковой чувствительности к измер емым компонентам Пх,Пч, их отношение Пх Пх П

--Г ,

МОЖНО получить

Ovj n

30 , -f. M 7

что существенно повышает точность измерений.

Claims (1)

1. ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕГРУЗКИ, содержащий груз, соединенный с корпусом посредством упру гого элемента с тензорезисторами, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона и по вышения точности измерений, упругий элемент выполнен в виде трех криволинейных балок, лежащих на одной поверхности и охватывающих груз по контуру, две из которых, крайние, расположены симметрично относительно центральной с площадью поперечного сечения большей, чем у крайних балок, при этом угол охвата груза балками образован плоскостями, проходящими через тойки крепления балок в местах их соединения с корпусом и грузом и пересекающимися в центре тяжести груза, и составляет больше 90 , а тензорезисторы размещены на центральной балке в местах пересечения оси балки с /Двумя взаимно перпендикулярными осями, проходящими через центр тяжести груза, а на крайних балках в местах заделки балок к корпусу и к грузу.