SU1760388A1 - Силомоментный датчик - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  измерени  усилий и моментов и может найти применение в машиностроении, приборостроении . Сущность изобретени : датчик содержит две группы четырех чувствительных элементов, размещенных симметрично относительно продольной оси датчика, на каждое чувствительном элементе первой группы попарно на середине противоположных граней размещены по два тензорезистора, а на каждом чувствительном элементе второй группы размещены по четыре тензорезисторз на середине граней. В устройстве также содержатс  четыре пары тензорезисторов, размещенных попарно на концах противоположных граней второй группы чувствительных элементов, и восемь термокомпенсационных тензорезисторов, размещенных на силовоспринимающем фланце. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  измерени  усилий и моментов и может найти применение в машиностроении, приборостроении , в частности в средствах дл  измерени  нагрузок от оборудовани .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширени  диапазона измерений .

На фиг, 1 представлен вариант выполнени  тензометрического силомоменгного датчика; на фиг. 2 предегазлена схема расположени  восьми чувствительных элементов (группа 1 - четыре элемента, группа 2 - четыре элемента) с наклеенными на их гран х тензорезисторами - измерител ми деформаций; на фиг. 3 представлены эпехтрические схемы соединени  тензоре- зисторов.

Силомоментный датчик (фиг.1) содержит две группы чувствительных элементов по четыре в каждой Четыре чувствительных элемента 1 первой группы размещены симметрично относительно продольной оси датчика, а продольные оси пеовой группы чувствительных элементов попарно совпадают и расположены перпендикул рно оси датчика.

Четыре чувствительных элемента 2 второй группы размещены параллельно продольной оси датчика и св зывают между собой два силовоспринммающих фланца 3 и 4.

На каждом чувствительном элементе 1 первой группы попарно на середине противоположных граней размещены по два тен зорезистора 5, а -на каждом чувствительном элементе 2 второй группы размещены по четыре тензорезисторэ 6 на середине их граней.

Четыре пары тензорезисторов 7 размещены попарно на концах противоположных граней второй группы чувгтвите/тьь ых элементов 2 и одинаково отсто т от пролопьной оси датчика.

Восемь термокомпенсационных тепзо- розисторов 8 размещены на силовосприни- мающем фланце 3 в местах жесткого . скреплени  чувствительных элемеи. ов.

Тензорезисторы первой группы чувствительных элементов наход тс  на их верхних и нижних гран х, причем тензорезисторы R1, R2, R3, R4, R29, R30, R31, R32 чувствительных элементов первой группы соединены в два полумоста (фиг,За, б), в одно плечо каждого из которых включены последовательно тензорезисторы R1, R2 и R29, R3Q, размещенные на одном чувствительном элементе , а о другое - тензорезисторы R3, R4 и R31, R32 чувствительного элемента симметричного первому.

Тензорезисторы второй группы чувствительных элементов соединены в четыре полумоста, где в первое плечо первых двух (фиг.З г,д) последовательно включены тензорезисторы R13, R14 и R15, R16, размещенные на середине противоположных граней одного чувствительного элемента, а во пто- рон плочо - тензорезисторы R17, R18 и R19, R20, размещенные на середине противоположных граней чувствительного элемента, симметричного первому чувствительному элементу.

В одно плечо третьего полумоста (фиг. Зп) последовательно включены восемь тен- зорезисторов R21, R22, R23, R24, R25, R25, R27, R28, размещенных на середине противоположных гран х чувствительных элементов, Во второе плечо третьего полумоста послодо- : гмельно включены восемь тензорезистсроп (термокомпенсационных} R33, R34, R35, R38, R37.R38, R39, R40.

В каждое плечо четвертого полумоста (фмг.Зе) последовательно включены тензорезисторы R15, R16 и R19, R20, одинаково размещенные на концах чувствительных элементов относительно продольной оси д-ггчика.

Приложенна  к силовоспринимающим фланцам силомоментного датчика внешн   сила и момент, векторы которых произвольно ориентированы в пространстве, могут представл тьс  проекци ми на оси системы координат, жестко св занной с датчиком.

При этом вектор силы Р представл етс  (фиг.2) проекци ми Рх, Ру. PZ, а вектор момента М представл етс  аналогично трем  проекци ми MX, My, Mz. Поэтому дл  измерени  векторов сил и моментов достаточно знать величины шести проекций этих векторов.

Кажда  измер юща  полумостова  цепь силомоментного датчика производит измерение одной из шести проекций. Поэтому количество измер ющих цепей равно шести.

Все полумостовые цепи, составленные из тензорезисторов R1...R4, а также R13...R28, измер ют усили  и момент по де- фсрмэции раст жени  и сжати . Нечувствительиость измер ющих полумостовых цепей к деформаци м от изгибе.: обеспечиваетс  размещением тензорезисторов попарно посередине противоположных граней чувствительных элементов и соеди0 пением мх последовательно. Нечувствительность цепей к скручиванию обеспечиваетс  включением пао тензорезисторов, размещенных на симметрично расположенных чувствительных элементах, в разные плечи

5 одной мостооой схемы. Такое включение обеспечивает и температурную компенсацию .

Полумостова  цепь, образованна  из тензорезисторов R5...R12, измер ет момент

0 по деформации изгиба. Нечувствительность измер ющих полумостовь х цепей к деформаци м раст жени -сжати , скручивани  и температуры обеспечиваетс  размещением тензорезисторов попарно на противопо5 ложные грани чувствительных элементов вблизи заделки и включением этих тензорезисторов в разные плечи полумостовой схс- м У.

Практически полностью исключаетс 

G искажение результатов измерений, что значительно повышает точность измерени .

В св зи с тем, что чувствительные элементы силомоментнуго датчика работают ка раст жение-сжатие, повышаетс   сест5 кость датчика и расшир етс  диапазон измерени ,

Формула м з о б р е т с н п   Силомоментный датчик, содержащий дчс группы четырех чувствительных элементов,

0 размещенных симметрично относительно продольной оси датчика, продольное оси первой группы чувствительных элгментог; попарно совпадают и расположена перпендикул рно друг другу ч к продольной осп

5 датчика, а продольные оси четырех чувствительных элементов второй группы, параллельные продольной оси датчика, св зывают между собой дпг силовосприни- мающих фланца, причем на каждом чузстви0 тельном элементе первой группы попарно на середине противоположных граней размещены по два тензорезисторз. а на каждом чувствительном элементе второй группы размещены по четыре тензорезисто5 ра на середине их граней, о т л v. ч а ю щ и й- с   тем, что, с целью повышени  томности и расширени  диапазона измерений, в него .дополнительно введены четыре пары гемзо- резисторов, размещенных попарно из концах противоположных граней второй

Claims (1)

1. группы чувствительных элементов и одинаково отсто щих от продольной оси датчик, и восемь термокомпенсзционныхтензорези- сторов, размещенных на силовоспринимаю- щем фланце при этом концы чувствительных элементов жестко защемлены Б силовоспри- нимающий фланцах, а тензорезисторы первой группы чувствительных элементов наход тс  на их верхних и нижних гран х, причем тензорезисторы чувствительных элементов первой группы соединены в два полумоста , в одно плечо каждого из которых включены последовательно тензорезисторы, размещенные на одном чувствительном элементе , в другое - тензорезисторы чувствительного элемента симметричного первому, а тензорезисторы втооой группы чувствительных элементов соединены 8 четыре полумоста , в первое плечо первых двух из которых последовательно включены тензорезисторы, размещенные на середине противоположных граней одного чувствительного элемента, а во второе плечо - два тензорезистора, размещенные на середине противоположных граней чувствительного элемента, симметричного первому чувствительному элементу, в одно плечо третьего полумоста включены последовательно ьосемьоставшихс  тензоре- зисторов, размещенных на середине противоположных граней чувствительных элементов, во второе плечо - восемь гермокомпенсэцион- ных тензорезисторов, а в каждое плечо четвертого полумоста последовательно включены четыре тензорезистора, одинаково размещенные на концах чувствительных элементов относительно продольной оси датчика. Формула изобретени  Силомоментный датчик, содержащий две группы четырех чувствительных элементов , размещенных симметрично относительно продольной оси датчика, продольные оси первой группы чувствительных элементов попарно совпадают и расположены перпендикул рно друг другу и к продольной оси датчика, а продольные оси четырех чувствительных элементов второй группы, параллельные продольной оси датчика, св зывают между собой два сило- воспринимающих фланца, причем на каждом чувствительном элементе первой группы попарно на середине противоположных граней размещены пс дь э тенг-срезистора, з на каждом чувствительном спепрнте DTOрой группы размещены по четырз точзиро- зистора на середине их граней, о п и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности и расширени  диап зо и и мере- ний, в него дополнительно вгедены четыре

   пары тензорезисторов, размещенных попарно на концах противоположных граней второй группы чувствительных этзмснтос и одинаково отсто щих от продольной оси датчика, и восемь термокомпонсационнпх

   тензорезисторов, размещенных на силовос- принимающем фл нце, при атом концы чуз- ствительных элементов жестко защемлены в силовоспринимающих фланцах, а тепзо- резисторы первой группы чувствительных

   элементов наход тс  из их верхних и нижних гран х, причем тензорезисторы чувствительных элементов первой группы соединены в два полумоста, в одно плечо каждого из которых включены лоследовательно тензорезистооы, размещенные на одном чувствительном элементе, в другое - тензорезисторы чувствительного элемента симметричного первому, а гензорезмсторы второй группы чувствительных элементов

   соединены в четыре полумоста, в первое плечо первых двух из которых последовательно включены тензорезисгоры, размещенные ка середине противоположных граней одного чувствительного элемента, з

   во второе плечо - два тензорезистора, размещенные на середине противоположных граней чувствительного элемента, симметричного первому чувствительному элементу , в одно плечо третьего полумоста

   включены последовательно восемь оставшихс  тензорезисторов, размещенных на середине противоположных граней чувствительных элементов, во второе плечо - восемь термокомпенсационных тензорезисторов , а в каждое плечо четвертого полумоста последовательно включены четыре тензорезистора, одинаково размещенные на концах чувствительных элементов относительно продольной оси датчика.

   о-,

   Оэ

   -4

   О)

   о со со со

   Группе/ f

   G

   Kt

   д

   Групп и 2