SU1647298A1

SU1647298A1 - Capacitive-type force measuring device

Info

Publication number: SU1647298A1
Application number: SU894705875A
Authority: SU
Inventors: Семен Львович Цыфанский; Виталий Иосифович Бересневич; Мартиньш Арвидович Магоне; Владимир Васильевич Коннов; Лариса Константиновна Кулаковская; Эдуард Александрович Красноперов
Original assignee: Рижский политехнический институт им.А.Я.Пельше
Priority date: 1989-06-15
Filing date: 1989-06-15
Publication date: 1991-05-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени усилий. Целью изобретени вл етс повышение чувствительности. Цель достигаетс тем. что токонепровод щее основание 1 св зано с токопровод щим цилиндрическим электродом 4, соединенным механически с изол ционным цилиндром 5, на котором расположены упоры 6. К ним поджата с помощью зитой цилиндрической пружины 2 пластина , с которой механически св зан упругий элемент 3. Цилиндрическа пружина 2 и электрод 4 вл ютс электродами емкостного преобразовател , емкость которого пропорциональна измер емой силе, приложенной к упругому элементу 3. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л с о ю Ч) соThis invention relates to a measurement technique and can be used to measure forces. The aim of the invention is to increase the sensitivity. The goal is achieved by those. that the nonconductive base 1 is connected with a conductive cylindrical electrode 4 mechanically connected to an insulating cylinder 5 on which abutments 6 are located. A plate with which an elastic element 3 is mechanically connected is pressed against them by means of a zitaoi cylindrical spring 2. The cylindrical spring 2 and electrode 4 are electrodes of a capacitive transducer whose capacitance is proportional to the measured force applied to the elastic element 3. 1 Cp. f-ly, 3 ill. (L with about yu Ch) with

Description

Изобретение относитс к силоизмери- тельной технике и может примен тьс в устройствах дл измерени сил в машинах, а также дл контрол силового взаимодействи человека с ручным механизированным инструментом.The invention relates to load measuring technology and can be used in devices for measuring forces in machines, as well as for monitoring the power interaction of a person with a handheld mechanized tool.

Целью изобретени вл етс повышение чувствительности.The aim of the invention is to increase the sensitivity.

На фиг. 1 изображена принципиальна схема измерител ; на фиг. 2 - график зависимости силы от перемещени ; на фиг, 3 - график зависимости силы от емкости.FIG. 1 is a schematic diagram of a meter; in fig. 2 is a plot of force versus displacement; FIG. 3 is a graph of force versus capacitance.

Емкостный измеритель силы (фиг. 1) содержит основание 1, цилиндрические винтовые пружины 2 и 3 и наружный электрод, состо щий из двух св занных между собой нижней 4 и верхней 5 частей. При этом пружина 2 и нижн часть 4 корпуса изготовлены из токопровод щего материала и выполн ют функции соответственно внутреннего и наружного электррдов. Пружина 2 установлена в корпус с предварительным нат гом, прижима к упорам 6, имеющимс на внутренней поверхности верхней части 5 корпуса, пластину 7. С наружной стороны к пластине 7 прикреплен второй упругий элемент 3, верхний свободный конец которого св зан с измерительным наконечником 8. Основание 1, верхн часть 5 корпуса, упоры 6 и пластина 7 изготовлены из токонеп- ровод щего материала. Сила предварительного нат га Ро пружины 2 регулируетс путем навинчивани (свинчивани ) верхней части 5 корпуса на нижнюю 4. Фиксаци взаимного положени верхней и нижней частей корпуса осуществл етс с помощью гайки 9.The capacitive force meter (Fig. 1) comprises a base 1, cylindrical helical springs 2 and 3 and an outer electrode consisting of two interconnected lower 4 and upper 5 parts. In this case, the spring 2 and the lower part 4 of the body are made of a conductive material and perform the functions of the inner and outer electrodrules, respectively. A spring 2 is installed in a housing with a preliminary tension, pressing down against the lugs 6 located on the inner surface of the upper part 5 of the housing, a plate 7. A second elastic element 3 is attached to the plate 7, the upper free end of which is connected to the measuring tip 8. The base 1, the upper part 5 of the housing, the stops 6 and the plate 7 are made of a non-conductive material. The preload tension force Ro of the spring 2 is adjusted by screwing the upper part 5 of the housing onto the lower 4. The relative position of the upper and lower parts of the housing is fixed by means of a nut 9.

Емкостный измеритель силы работает следующим образом.Capacitive force meter works as follows.

При приложении измер емого усили Р к наконечнику 8 сначала (при Р Ро, где Р0 - усилие предварительного нат га пружины 2) деформируетс трлькр упругий элемент 3 жесткостью Kt KI. При этом емкость Со измерительного конденсатора, образованного пружиной2 и нижней частью 4 корпуса, не мен етс (фиг. 3), поскольку остаетс неизменным взаимное расположение наружного 4 и внутреннего 2 электродов. Поэтому усили Р, меньшие Р0, устройством не замер ютс , величина порогового усили Ро заранее выставл етс в зависимости от предполагаемого диапазона изменени контролируемой силы Р (путем навинчивани верхней части цилиндра на нижнюю). По достижении приложенной силой РWhen a measured force P is applied to the tip 8, first (at P Ро, where P0 is the preload of the spring 2), the elastic element 3 is deformed by the stiffness Kt KI. At the same time, the capacitance Co of the measuring capacitor formed by the spring 2 and the lower part 4 of the housing does not change (Fig. 3), since the mutual arrangement of the outer 4 and inner 2 electrodes remains unchanged. Therefore, the forces P smaller than P0 are not measured by the device, the threshold force magnitude Ro is set in advance depending on the intended range of variation of the monitored force P (by screwing the upper part of the cylinder onto the lower one). Upon reaching the applied force P

значени Ро и превышении этого значени (Р Ро) начинает деформироватьс пружина 2 жесткостью Кг, все более углубл сь внутрь наружного электрода 4. При этом рабоча площадь внутреннего электродаthe value of Po and the excess of this value (Po) begins to deform the spring 2 with stiffness Kr, more and more deep inside the external electrode 4. At the same time, the working area of the internal electrode

Claims

(the area of the coils of the spring 2 inside the outer electrode 4) increases, which leads to an increase in the controlled parameter — capacitance C of the measuring capacitor. From the measured value of the capacitance C, the force P applied to the tip 8 is determined (Fig. 3). Claim 1. A capacitive force meter comprising a base mechanically connected to an outer annular cylindrical electrode, an inner electrode, an insulating plate, an elastic member mechanically connected to a force-wrench member, characterized by

that, in order to increase the sensitivity, the base is made of an istoconducting material, the inner electrode is made in the form of a cylindrical coil spring, stopped with a tension between

a base and an insulating plate mechanically in contact with the elastic element and with lugs mounted on the outer annular cylindrical electrode.

2. The meter in accordance with p. T, which is made from the fact that the outer electrode is made in the form of a conductive and insulating annular cylinders connected to each other by a threaded connection, the conductive cylinder being fixed to the base, and the stops made on an insulating cylinder.

ABOUT

FIG. 2

FIG. 3