SU877411A1

SU877411A1 - Device for measuring adhesive forces

Info

Publication number: SU877411A1
Application number: SU782707266A
Authority: SU
Inventors: Александр Михайлович Амельянец; Елена Анатольевна Амелина; Евгений Дмитриевич Щукин
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1978-12-29
Publication date: 1981-10-30

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛ СЦЕПЛЕНИЯ(54) DEVICE FOR MEASURING FORCE CLUTCHING FORCES

1one

Изобретение относитс к техничес- кой физике, точнее к устройствам дл . измерени сил, и предназначено дл исследовани контактных взаимодействий конденсированных фаз.The invention relates to technical physics, more specifically to devices for. measurements of forces, and is intended to study the contact interactions of condensed phases.

Известно устройство дл измерени сил, содержащее магнитоэлектрический преобразователь и снабженное опгтическим микроскопом дл увеличени точности измерений путем учета реакции пружины преобразовател Ц.A device for measuring forces is known, which contains a magnetoelectric transducer and is equipped with an optic microscope to increase the measurement accuracy by taking into account the reaction of the spring of the transducer Z.

Эти устройства имеют недостаточную точность и не позвол ют автоматизировать измерени .These devices have insufficient accuracy and do not allow automation of measurements.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство дл измерени сил, содержащее электромеханический преобразователь магнитоэлектрической системы, соединенный с источником и измерителем тока, а также снабжено бесконтактным измерителем перемещени рамки преобразовател и системой управлени , выполненной в виде двойного дифференциатора последовательно соединенного со ждущим мультивибратором , и реле с импульсным управлением , при зтом аыход измерител перемещени св зан со входом дифференциатора , выход мультивибратора соединен.The closest in technical essence to the present invention is a device for measuring forces, containing an electromechanical transducer of a magnetoelectric system, connected to a source and current meter, and also equipped with a contactless transducer frame displacement meter and control system made in the form of a double differentiator connected in series with a waiting multivibrator and a relay with pulse control, with this, the output of the displacement meter is connected to the input of the differentiator, the output The multivibrator is connected.

со входом запуска измерител тока и через его переключатель режимов запуска - со входом реле, контакты которого включены параллельно преобразователю 2 .with the start input of the current meter and through its start mode switch - with the input of the relay, the contacts of which are connected in parallel with the converter 2.

Однако известное устройство сложно по конструкции, так как в нем отсутствует объективный контроль механических помех , необходимый при обра10 ботке результатов-.However, the known device is complicated in design, since it lacks an objective control of mechanical interference, which is necessary when processing the results -.

Цель, изобретени - упрощение конструкции и повышение достоверности измерени .The purpose of the invention is to simplify the design and increase the reliability of the measurement.

1515

Указанна цель достигаетс тем, что устройство снабжено источником напр жени , цифровым вольтметром, измерителем напр жени и мостовой схемой, в плечо которой включен преобразова-- This goal is achieved by the fact that the device is supplied with a voltage source, a digital voltmeter, a voltage meter and a bridge circuit, in the arm of which a transducer is included.

20 тель, в одну диагональ - источник.напр жени , а в другую дифференциатор, соединенный с измерителем напр жени , при этом выход мультивибратора подключен ко входу запуска цифрового вольт25 метра и через его переключатель режимов запуска - к реле, при этом измерительный вход цифрового вольтметра подключен к источнику напр жени .20, in one diagonal - source voltage, and in another differentiator connected to the voltage meter, the output of the multivibrator is connected to the start input of the digital volt25 meters and through its trigger mode switch - to the relay, while the measurement input of the digital voltmeter connected to a voltage source.

На чертеже схематически изображено The drawing schematically shows

30 предлагаемое устройство. Устройство содержит контакты I реле , компоненты 2 моста, электромеханический преобразователь 3, дифференциатор 4, источник 5 напр жени , ждущий мультивибратор б, .цифровой йольтметр 7, измеритель 8 напр жени , кнои ку 9 и реле 10 с импульсным управлением . Устройство состоит из включенного в плечо уравновешенного моста с компо нентами 2, электромеханического преобразовател 3 магнитоэлектрической системы, внизу подвижной рамки кото-, рого укреплен образец. Второй образец установлен на микроманипул торе около перво ; о. В диагонали моста включены источник 5 напр жени с цифровым вольтметром 7 и дифференциатор 4, сое диненный с измерителем напр жени (ос циллографом) 8 и ждущим мультивибратором б, выход которого через переклю чатель режимов запуска вольтметра 7 соединен с первым входом реле 10 с импульснымуправлением. Со вторым вхо дом реле 10 соединена кнопка 9, а кон такты 1 реле 10 включены параллельно преобразователю 3. Устройство работает следующим обра , зом. Электрический ток источника 5 проходит через рамку преобразовател 3, создава приложенный к ней момент, величина которого пропорциональна силе тока 3 где и - напр жение источника 5, измер емое вольметром 7 в режиме .с внутренним запуском, R - сопротивление резистора 2, включенного последовательно с преобразователем 3 в плечо моста; Rp- сопротивление рамки преобразо вател 3. Указанный момент уравновешиваетс моментами взаимодействи образцов и реакции пружины преобразовател 3. Последний обусловлен конечным рассто нием X между образцами в исходном положении. Под действием тока в рамке соединенный с ней образец сначала перемещаетс на это рассто ние, деформиру пружину, а затем поджимаетс ко второму образцу. Сила поджима Fp определ етс из услови равенства нулю суммы моментов, приложенных к рамке преобразовател 3, по формуле п- а момент, обусловленный действием тока; момент реакции пружины; - рассто ние от оси вращеи рамки до точки касани образцов , причем W,-i,(U)u; .скЖ, где k , kj - экспериментально определенные коэффициенты,констан ты. В отсутствие контакта между образцами рамка преобразовател 3 совершает нормальные колебани , в результате чего в диагонали моста выдел етс напр жение, пропорциональное электродвижущей силе индукции преобразовател 3, котора , в свою очередь, пропорциональна dx/dt (t-врем ). Это напр жение дифференцируетс по времени дифференциатором 4, затем измер етс измерителем 8 и поступает на вход ждущего мультивибратора б. С учетом сказанного, величину М определ ют по формуле .Ui, где и2 напр жение, измеренное вольтметром 7 во врем уменьшени показаний измерител 8 до нул . После измерени силы поджима, вольтметр 7 переключаетс в режим с внешним запуском, напр жение источни-. ка 5 уменьшаетс но нул и затем мен ет знак. Сила разъединени образцов FP определ етс по формуле 1 где М - момент, обусловленный действием тока. Таким образом, дл определени Fp нужно измерить или напр жение источника 5 во врем разъединени образцов. Управление движени рамки имеет вид где: М- - моменты, приложенные к рамке; l - момент инерции рамки. До разъединени образцов а1У1, и. соответственно d x/dt 0,а во врем разъединени +М j и рамка движетс с ускорением.Пропорциональное напр жение запускает мультивибратор б,выходной импульс с нормированными параметрами запускает вольтметр 7 и через его переключательрежимов , запуска поступает на первый вход реле 10.Оно с задержкой на врем измерени напр жени вольтметром 730 proposed device. The device contains I relay contacts, components 2 of the bridge, electromechanical converter 3, differentiator 4, voltage source 5, standby multivibrator b, digital digital voltmeter 7, voltage meter 8, button 9 and pulse-controlled relay 10. The device consists of a balanced bridge with components 2 included in the shoulder, an electromechanical converter 3 of the magnetoelectric system, at the bottom of the moving frame of which the sample is fixed. The second sample is mounted on a micromanipulator near the first; about. The diagonal of the bridge includes a voltage source 5 with a digital voltmeter 7 and a differentiator 4 connected to a voltage meter (oscillograph) 8 and a waiting multivibrator b, the output of which is connected to the first input of the relay 10 with pulse control via the switch of the voltmeter start modes 7. A button 9 is connected to the second input of the relay 10, and the contacts 1 of the relay 10 are connected in parallel to the converter 3. The device operates as follows. The electric current of the source 5 passes through the frame of the converter 3, creating a moment applied to it, the value of which is proportional to the current 3 where and is the voltage of the source 5 measured by a voltmeter 7 in the mode with internal start, R is the resistance of the resistor 2 connected in series with Converter 3 to the shoulder of the bridge; Rp is the resistance of the transducer frame 3. The indicated moment is balanced by the moments of interaction between the samples and the spring response of the transducer 3. The latter is caused by the final distance X between the samples in the initial position. Under the action of the current in the frame, the sample connected to it is first moved by this distance, deforming the spring, and then pressed against the second sample. The pressing force Fp is determined from the condition that the sum of the moments applied to the frame of the converter 3 is equal to zero, according to the formula n - the moment due to the action of the current; spring reaction moment; - the distance from the axis of the frame rotation to the point of contact of the samples, with W, -i, (U) u; Xy, where k, kj are experimentally determined coefficients, constants. In the absence of contact between the samples, the frame of the converter 3 undergoes normal oscillations, as a result of which a voltage across the bridge diagonal is proportional to the electromotive force of induction of the converter 3, which in turn is proportional to dx / dt (t-time). This voltage is time differentiated by the differentiator 4, then measured by the meter 8 and fed to the input of the waiting multivibrator b. With this in mind, the value of M is determined by the formula. Ui, where u2 is the voltage measured by a voltmeter 7 during the reduction of the readings of the meter 8 to zero. After measuring the biasing force, the voltmeter 7 switches to the mode with external starting, the voltage source. ka 5 decreases but zero and then changes sign. The separation force of samples FP is determined by the formula 1 where M is the moment due to the action of current. Thus, in order to determine Fp, it is necessary to measure either the voltage of source 5 during sample separation. The frame motion control has the form where: M - moments attached to the frame; l is the moment of inertia of the frame. Before disconnecting samples a1U1, and. respectively, dx / dt 0, and during disconnection + M j and the frame moves with acceleration. Proportional voltage triggers multivibrator b, the output pulse with normalized parameters starts the voltmeter 7 and through its mode switch, it starts at the first input of the relay 10. It is delayed for the time of voltage measurement with a voltmeter 7

Claims

Claim

A device for measuring coupling forces, containing an electromechanical transducer of the magneto-electric type, connected in parallel to the contacts of a pulse-controlled relay and connected to a differential rtiator, a waiting multivibrator, characterized in that, in order to simplify the design and increase the reliability of the measurement, it is supplied with a voltage source, digital a voltmeter, a voltage meter and a bridge circuit, in the arm of which a converter is connected, in one diagonal - a voltage source, and in the other a differentiator, connected to a voltage meter, while the output of the multivibrator is connected to the digital voltmeter start input and, via its trigger mode switch, to the relay, while the digital voltmeter measuring input is connected to a voltage source.