SU661276A1 - Преобразователь силы в электрический сигнал - Google Patents

Description

Изобретениеотноситс  к измерительной технике и может быть использовано в динамометрических устройствах различного назначени , в частности, дл  измерени  сил на насадках при определении их гидродинамических характеристик: Известны измерительные преобразователи сил в электрический сигнал, содержащие упругие чувствительные элементы, в том числе и в виде упругих параллелограммов, перемещение подвижных звеньев которых преобразуетс  в электрический сигнал-с помощью различного вида преобразователей перемещени , в том числе н дифференциальных 11, 2, 3, 4. В р де случаев объект, создающий измер емую силу, например, обтекаема  потоком жидкости насадка (кольцевое.крыло), жестко св зан с чувствительным упругим элементом, преобразовател . В этих услови х упругий элемент нагружен не только измер емой силой, но и ее моментом, равным произведению силы на рассто ние от точки ее приложени  на объекте до упругого элемента. Поскольку точка приложени  силы на объекте неизвестна, то неизвестно и рассто ние, а следовательно, и величина неизмер емого изгибающего момента, что исключает внесение поправки в получаемые результаты. Повьщ:ение точности измерений в этом случае может быть достигнуто за счет созданий преобразователей, реагируйщих на действие, только измер емой силы . Наиболее близкими по те.хнпческой сущliocTH к изобретению  вл ютс  преобразователи , в которых эта задача частично рещена , так как измер ема  сила передаетс  на чувствительный элемент (консольную балочку ) через упругий направл ющий параллелограм- 1 и перпендикул рную его продольпой оси, гибкую в направлепи х действи  псизмер емых сил перемычку 5|. Однако втаком динамометре полностью не исключаетс  вли ние момента на результаты измерени . Как показали проведенные исследовани , воздействие момента М  риводит к дополнительному смещению жесткого звепа упругого параллелограмма, и, следовательно , св занного с ним перемычкой чувствительного элемента в направлении действи  измер емой силы. В результате по вл етс  .ощибка в измерении. Аналитическое выражение коэффициента вли ни  неизмер емого момента имеет вид

&4MJ

- - th J-) +

о п 1 ff f. П

espj,- (1)

где f fVs7E3 - приведенна  абсцисса текущего сечени  балочки параллелограмма; М - момент (неизмер емый), действующий на жесткое звено параллелограмма в той же плоскбёти, что и иЗмёр ема  сила-;

С - рассто ние от подвижной части параллелограмма до гибкой перемычки;

Р - измер ема  сила; 3) - моменты инерции сечени  балочки относительно собственной оси и Ьтносительно продольной оси сим метрии параллелограмма;

S - сила, направленна  вдоль балочки и равна  м.рменту М , поделенному на рассто ние между балочками.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  уменьшени  вли ни 

измер емого момента силы на выходной сигнал .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в измерительном преобразователе, содержащем направл ющий и расположенный внутри него чувствительный упругиепараллелоТрШШы , Жесткие подвижные части которых соединены гибкой в направлении действи  неизмер емых сил перемычкой, ходоувеличительный рычажный механизм с упругими

шарнирными опорами рычага и дифференциальный преобразователь перемещени , упругий и чувствительный параллелограммы имеют общее основание,с которым через двухзвенный упругий шарнир св зан рычаг ходоувёМчительного механизма, соединенный

дн м концом с преобразователем перемещени , а другим - с жесткой подвижной частью чувствительного параллелограмма в

его центре через трехзвенный упругий шарнир , причем центр гибкой в направлении дейстШ  нейзмер емь1х сил перемычки расположен в центре направл ющего параллелограмма .

На чертеже изображена схема предлагаемого измерительного преобразовател 

силы в электрический сигнал.

Измерительньц 1 преобраз&ватШГ Шдержит направл ющий параллелограмм, который состоит из подвижного жесткого звена 1, упругих балочек 2 и основани  3. Внутрй н а п ра В л   ю щего ц и р а о граКгм и с и м метрично продольной оси расположен ч увствительный элемент; выполненный в форме упругОго параллелограмма и состо щий из подвижного жесткого звена 4, упругих бйлочек 5 и общего с направл ющим параллелограммом основани  3. Подвижйые жесткие :звень  направл ющего параллелограмма и

.чувствительного элемента объединены гибкой перемычкой 6. Перемычка размещена в поперечной плоскости симметрии упругих балочек Направл ющего параллелограмма

5 (на черт, рассто ние С /2). Жесткое звено чувствительного элемента св зано через трехзвенный упругий шарнир 7 с рычагом 8, который опираетс  через двухзвенный упругий шарнир 9 на основание параллелограммов , образу  таким образом ходоувеличи тельный механизм. При этом центр поворо татрехзвённого Шарнира совмещен с точкой пересечени  продольной и поперечной осей симметрии чувствительного элемента (на черт. С| -ti/2). Па свободном конце

15 рычага закреплена подвижна  часть - два ферритовых сердечника без катушек индуктивности - магнитной системы 10 дифференциального преобразовательного элемента, а на основании параллелограммов размещена часть магнитной системы - два ферритовых

20 сердечника с катушка1у1И индуктивности, . электрически св занных с электронной схемой 11.

Преобразователь работает следующим образом.

22 Измер ема  сила Р, приложенна  к жесткому звену 1 направл ющего параллелограмма , передаетс  через перемычку 6 на жесткое звено 4 чувствительного элемента и далее через трехзвенный шарнир 7 на рычаг 8 ходоувеличительного механизма. В

30 результате деформаций изгиба балочек 2 и 5 направл ющего параллелограмма и чув: ствительного элемента, а также упругих звеньев шарниров 7 и 9 свободный конец рычага 8 смещаетс  относительно основани  3. При этом один из воздушных зазоров в магнитной системе 10 увеличиваетс , а другой - уменьшаетс , и, как следствие, возникает изменение электрического сигнала на выходе электронной схемы 11 преобразовател , пропорциональное измер емой

0 силе.

Благодар  тому, что чувствительный элемент выполнен в форме упругого параллелограмма , установленного внутри направл ющего параллелограмма симметрично продольной оси и имеющего с последним общее ос5 нование, и применению ходоувеличительного механизма повышаетс  жесткость полученной упругой системы в направлени х действи  измер емой силы и неизмер емо гг) момента, а также уменьшаютс  по абQ солютной величине перемешени  св занных

..- между собой гибкой перемычкой подвижных жестких звеньев направл ющего параллелограмма и чувствительного элемента.

Claims (5)

1. Размещением гибкой перемычки в поперечной плоскости симметрии балочек направл ющего параллелограмма и совмещением центра поворота трехзвенного шарнира С точкой пересечени  продольной и поперечной осей симметрии чувствительного элемента устран ютс  кинематические погрешности при повороте жестких частей направл ющего параллелограмма и чувствительного элемента от воздействи  неизмер емого момента, что подтверждаетс  и аналитически (на черт, при С /2 коэффициент вли ни  наименьший). Испытани  предлагаемого устройства на стенде и в услови х эксплуатации подтвердили его эффективность. Формула изобретени  Преобразователь силы в электрический сигнал, содержаший направл юший и расположенный внутри него чувствительный уп ругие параллелограммы, жесткие подвижные части которых соединены гибкой в на правлении действи  неизмер емых сил перемычкой , ходоувеличительный рычажный механизм с упругими , шарнирными опорами , рычага и дифференциальный преобразователь перемещени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани  путем уменьшени  вли ни  неизмер емого момента силы на выходной сигнал. упругий и чувствительный параллелограммы имеют общее основание, с которым через двухзвенный упругий шарнир св зан рычаг хОдоувеличительного механизма, соединенный одним концом с преобразователем перемещени , а другим - с жесткой подвижной частью чувствительного параллелограмма в его центре через упругий трехзвенный шарнир, причем центр гибкой в направлении действи  неизмер емых сил перемычки расположен в центре направл ющего .параллелограмма. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Горлин С. М. и др. Аэромеханические измерени . М., 1964, с. 490-491.
2. 2.Новицкий П. В. и др. Цифровые приборы с частотными источниками. Л., 1970, с. 7.
3. 3.Авторское свидетельство СССР j4o 421891, кл. G 01 L 1/04, 1972.
4. 4.Авторское свидетельство СССР № 565223, кл. G 01 L 1/04, 1976.
5. 5.Авторское свидетельство СССР № 150273, кл. G 01 L 1/10, 1962.