SU1760385A1 - Датчик силы - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к силоизмери- тельной технике и может быть использовано дл  точного измерени  усилий. Целью изобретени   вл етс  увеличение чувствительности и повышение технологичности. Датчик силы содержит три резонатора в виде кольцевых пластин 2,5 и 8, возбуждение и съем сигналов с которых осуществл ютс  с помощью катушек, включенных в схему автогенераторов 14,15 и 16. При этом выходы генераторов включены на вход двух смесителей 11 и 12, выходы которых подключены к входу третьего смесител  13 Выходной сигнал последнего  вл етс  мерой измер емого усили , приложенного к упругому элементу 10, на котором закреплены указанные выше резонаторы. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к силоизмери- тельной технике и может быть использовано дл  точного измерени  усилий.

Известен датчик, содержащий упругий чувствительный элемент в виде цилиндра с выполненным пр моугольным сквозным пазом и выступом, имеющим два Г-образиых кронштейна разной длины, к которым креп тс  две струны с магнитной системой возбуждени  1.

Принцип работы такого устройства основан на том, что при воздействии измер емого усили  упругий элемент деформируетс  так, что одна струна сжимаетс , а друга  раст гиваетс , соответственно увеличиваетс  собственна  частота одной струнь и уменьшаетс  другой. Разность этих частот пропорциональна-измер емому усилию.

Однако струнные чувствительные элементы обладают р дом существенных недостатков: чувствительностью к помехам, действующим как в параллельном, так и перпендикул рном направлени х по отношению к оси струны, невысокой стабипьно- стью показаний, температурной нестабильностью .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности решению  вл етс  устройство 2, в которой резонаторы выполнены в виде четырех соосных цилиндрических оболочек за одно целое с кольцевым упругим элементом.

Принцип работы такого датчика заключаетс  втом, что под воздействием приложенного усили  упругий элемент деформируетс  так, что верхние цилиндрические оболочки сжимаютс , а нижние раст гиваютс . Пропорционально их деформаци мен етс  собственна  частота колебаний этих оболочек.

Недостатком прототипа  вл етс  трудоемкость изготовлени  упругого элемента е св зи со сложностью его конфигурации и монтажа электромагнитов съема и возбуждени  колебаний, расположенных внутри силоввод щей оболочки меньшего диаметСО

00 СП

: «-

pa. Также следует отметить, что резонаторы , выполненные в виде цилиндрических оболочек, обладают повышенной жесткостью , что приводит к снижению точности измерени ,

Кроме того, в резонаторе из-за дискрат- ного расположени  электромагнитов в окружном направлении возбуждаютс  колебани  оболочек неосесимметричной формы в то врем , как они испытываютосе- симметричную деформацию, что также снижает чувствительность резонаторов.

Целью изобретени   вл етс  усепиче- ние чувствительности датчика и повышение технологичности его изготовлени .

Цель достигаетс  тем, что резонаторы выполнены в виде кольцевых пластин, две из которых расположены симметрично относительно третьей, котора  закреплена в срединной плоскости кольцевого упругого элемента, при этом псе электромагниты съема и возбуждени  колебаний выполнены в виде катушек и расположены соосно упругому элементу, а выход третьего генератора подключен к вторым входам первого и второго смесителей.

Существенными отличи ми в предлагаемом техническом решении  вл етс  выполнение резонаторов в виде трех кольцевых пластин, две из которых симметрично расположены относительно третьей, котора  не подвержена деформации и слу- жит температурным стабилизатором выходного сигна/.а датчика. Это позвол ет по новому расположить электромагниты съема и возбуждени  колебаний, т.е. так, чтобы ось симметрии совпадала с осью симметрии упругого элемента. Такое расположение обеспечивает возбуждение осесимметрич- мых колебаний резонаторов, что в конечном счете повышает их чувствительность, а следовательно , и точность измерени  усилий.

Осевое сечение упругого элемента с частотно-разностным выходным сигналом у его электрическа  схема приведены соответственно на фиг.1 и 2. Датчик силы (фиг. 1) содержит резонаторы 2,5,8, выполненные в виде кольцевых пластин за одно целое с упругой кольцевой пластиной 10. На этой же фигуре показан один из возможных вариантов расположени  электромагнитов съема 1, 6, 7 и возбуждени  колебаний 3, 4, 9. На фиг. 2 представлена электрическа  схема соединени  электромагнитов 1, 31 4, 6, 7, 9, трех частотно-разностных смесителей 11, 12, 13 и трех дифференциальных электронных усилителей-ограничителей 14, 15, 16. Генераторы 17, 18, 19 колебаний показаны на фиг. 2 пунктиром.

Датчик силы работает следующим образом .

Под действием осевого усили  Р упругий элемент деформируетс  так, что упруга 

кольцева  пластина 10 изгибаетс , деформиру  резонаторы 5 и 2, при этом их собственна  частота колебаний измен етс : у резонатора 2 уменьшаетс ,-а у резонатора 5 увеличиваетс , причем эти изменени  про0 порциональны измер емому усилию. Резонатор 8 не деформируетс , так как он расположен в срединной плоскости кольцевой пластины, и частота его собственных колебаний поэтому не измен етс . Генера5 торы 17, 18 и 19 возбуждают колебани  в кольцевых пластинах 2.5,8 с частотами F2, РЗ и FI соответственно, и при помощи обратной св зи с этих пластин снимаютс  колебани  этими же генераторами. При этом в

0 кольцевой пластине 2 возбуждаютс  колебани  меньшей частоты, ч в кольцевой пластине 5 - большей по сравнению с частотой колебаний кольцевой пластины 8.

С помощью смесителей 11 и л 2 вычита5 ютс  частоты РтР2 и Рз-Fi, Так как геометрические размеры кольцевых пластин 2 и 5 одинаковы, то величина их деформаций одинакова и противоположна по знаку. Поэгс,/ приращение частоты одинаково на выходе

0 смесителей 11 и 12. Температурна , стабилизаци  осуществл етс  за счет резонатора 8, частота которого не зависит от измер емого усили , а зависит только от температуры. Следовательно, погрешность, св занна  с

5 изменением температурь: при измерени ;, усилий, будет исключена.

Claims (1)

1. Формула изобретений « Датчик силы, содержащий упругий элемент о виде кольцевой пластины и ненныеза одно целое с ним три резонатора, каждый с электромагнитами съема и псз- суждени  колебаний, включенными в соответствующие схемы трех генореюрои колебаний и три смесител , при этом выхо5 ды первых двух генераторов подключены к первым входам первого и второго смесителей , выходы которых соединены с входами третьего смесител , о т л и ч э ю щ и и с   тем, что, с целью увеличени  чувствительно0 сти и повышени  технологичности, резонаторы выполнены в виде кольцевых пластин, две из которых расположены симметрично относительно третьей, котора  закреплена в срединной плоскости кольцевого упругого

   5 элемента, при этом все электромагниты съема и возбуждени  колебаний выполнены в виде катушек и расположены соосно упругому элементу, а выход третьего генератора подключен к вторым входам первого и второго смесителей.

   6

   р