SU907405A1 - Магнитоупругий датчик усилий - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике для измерения сил, а точнее к датчикам, основанным на изменении магнитных свойств материала в зависимости от нагрузки.

Известны магнитоупругие датчики усилия, ^S представляющие собой консольную конструкцию, включающую в себя основание, изготовленное из немагнитного материала и состоящее из двух разъемных частей. На одной стороне каждой половины основания закреплены пластины ферромагнитного материала. На другой стороне выступы, предназначенные для соединения с выступами второй половины. Вдоль основания, как и в пластинах, расположено окно для₍₅ размещения обмотки (между выступами). Один из концов конструкции закрепляется, а к второму прилагается измеряемое усилие. Под воздействием последнего в верхнем пакете пластин возникают напряжения растяжения, а в

r.i нижнем сжатия [ 1 ].

Однако этот датчик усилий имеет сравнительно невысокую чувствительность, обусловленную применением основания.

Известен также магнитоупругий датчик, усилий, содержащий основание и магнитопровод, выполненные в виде пакета пластин с окном для размещения обмоток. Окно каждой пластины магнитопровода разделено на две равные части перемычкой, причем перемычки соседних пластин магнитопровода взаимоперпендикулярны, а между ними установлен с натягой неферромагнитный элемент [2].

Цель изобретения — повышение чувствительности.

Чувствительность этого датчика также сравнительно невысока.

Поставленная цель достигается тем, что пластины выполнены с И-образными участками, в пакете контактируют поверхностями одинаковой конфигурации и повернуты доуг относительно друга на 90°, а неферромагнитный силовводящий элемент выполнен с выс- . тупами, контактирующими с натягом с И-образными участками.

з ς

Кроме того, длины выступов неферромагнитного элемента выполнены из условия h 2 < hj — h₂ , где h - толщина пакета пластин; h, - длина одной пары противопо- 5 ложных выступов; h₂ - длина другой пары противоположных выступов.

На фиг. 1 представлена конструкция датчиков, на фиг. 2 и 3 - формы пластин отдельных половин пакета; на фиг. 4 - схема замещения магнитопровода.

Датчик содержит основание 1, магнитопровод 2, пластину с выступами из неферромагнитного материала 3, обмотки намагничивания аа и измерения бб, крепление 4. Измеряемое усилие действует на неферромагнитную пластину 3. Од на лара выступов длиннее более чем на половину толщины пакета. За счет разности длин выступов И-образные участки пластин, находятся в состоянии начального натяжения.

В схеме R _{ГТ1 f} , RmJ, Rmfl> Rms> ^— магнитные сопротивления участков магнитопровода се, cf, cd, fd, cd и cf соответственно, F_m - магнитодвижущая сила созданная обмот- ²⁵ кой намагничивания, Ф,, Ф₂, Ф₃, Ф₄, Ф₅ и Ф — магнитные потоки через соответствующие сопротивления.

Датчик работает следующим образом.

При Р=0. схема представляет собой уравновешенный мост RmiRm4⁼ и магнитные потенциалы точек end равны. Через R магнитный поток отсутствует, напряжение на выходе измерительной обмотки равно нулю.

Ко гда РАО участки cf и cd растягивают- 35 ся, a fd и се сжимаются, магнитные сопротивления Rm2 и 1¼ увеличиваются, a Rm, и Н_п14 уменьшаются. Происходит разбаланс магнитного моста, между точками cd возникает разность потенциалов и через cd протекает магнитный поток Ф₅ на выходе измерительной обмотки возникает напряжение пропорциональное усилию.

Чувствительность датчика будет значительно выше чувствительности прототипа в связи с тем, что датчик представляет собой схему моста, четыре плеча которого изменяются от изменения усилия.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к технике дл  измерени  сил, а точнее к датчикам, основанным на изменении магнитных свойств материала в зависимости от нагрузки. Известны магнитоупругие датчики усили , представл ющие собой консольную конструкцию , включающую в себ  основание, изготовленное из немагнитного материала и состо щее из двух разъемных частей. На одной стороне каждой половины основани  закреплены пласти ны ферромагнитного материала. На другой стороне выступы, предназначенные дл  соединени  с выступами второй половины. Вдоль основани , как и в пластинах, расположено окно дл  размещени  обмотки (между выступами). Один из кондов конструкции закрепл етс , а к второму прилагаетс  измер емое усилие. Под воздействием последнего в верхнем пакете пластин возникают напр жени  раст жени , а в нижнем сжати  1 . Однако этот датчик усилий имеет сравнительно невысокую чувствительность, обусловленную применением основани . Известен также магнитоупрутий датчик, усилий, содержащий основание и магнитопровод , выполненные в виде пакета пластин с окном дл  размеще}ш  обмоток. Окно каждой пластины магнитол ров о да разделено на две равные части перемычкой, причем перемычки соседних пластин магнитопровода взаимоперк пендикул рны, а между ними установлен с шт гой неферромагнитный элемент 2. Цель изобретени  - повыпгение чувствительности . Чувствительность этого датчика также сравнительно невысока. Поставленна  цель достигаетс  тем, что пластины выполнены с И-образны ш участками , в пакете контактируют поверхност ми одинаковой конфигурации и повернуты доуг относительно друга на 90°, а неферромагнитный силоввод щий элемент выполнен с вые- , тупами, контактирующими с нат гом с И-образными участками. 39 Кроме того, длины выступов неферромагнитного элемента выполнены из услови  2 h, - hj , где h - толщина пакета пластин; hj длина одной пары противопо ложных выступов; h, - длина другой пары противоположных выступов. На фиг. 1 представлена конструкци  датчиков , на фиг. 2 и 3 - формы пластин отдельных половин пакета; на фиг. 4 - схема замещени  маг}штопровода. Датчик содержит основание 1, магнитопровод 2, пластину с выступами из неферромагнитного материала 3, обмотки намагничивани  аа и измере1ш  бб, крепление 4. Измер емое усилие де гствует на неферромапттную гшастину 3. Од на пара выступов длиннее более чем па половину толщины пакета. За счет разности длин выступов И-образные участки пластин, наход тс  в состо нии начального нат жени . В схеме П„,, , тЗ тг, Rms- магнитные сопротивлени  участков магнитопро вода се, of, cd, fd, cd и cf соответственно. F|-f, - магнитодвижуща  сила созданна  обмот кой намагничивани , Ф,, Ф, Фз, Ф4, Ф и Ф - магнитные потоки через соответствующи сопропшлени . Датчик работает следующим образом. При . схема представл ет собой уравн вещепный мост RrniRm магнитны потенндалы точек с и d равны. Через Rfris нитньш поток отсутствует, напр жение на выходе измерительной обмотки равно нулю. Ко гда участки cf и cd раст гиваютс , а fd и се сжимаютс , маг штные сопротив лени  Rm2 и RfT)3 увеличиваютс , а Rrni и Rni4 уменьщаютс . Происхоцит разбаланс магнитного моста, между точками cd возникает разность потендиалов и через cd протекает магнитный поток Ф5 на выходе измерительной обмотки возникает напр жение пропорциональное усилию. Чувствительность датчика будет значительно выше чувствительности прототипа в св зи с тем, что датчик представл ет собой схему моста , четыре плеча которого измен ютс  от изменени  усили . Формула изобретени  1.Магнитоупругий датчик усилий, содержащий магнитопровод, выполненный в виде пакета пластин с окном дл  размещени  обмоток и неферромагнитный силоввод щий элемент, отличающийс  тем, что, с делью повыщени  чувствительности пластины выполнены с И-образными участками, в пакете контактируют поверхност ми одинаковой конфигурации и повернуты друг отно- . сительно друга на 90°, а неферромагнитный силоввод щий элемент выполнен с выступами, контактирующими с нат гом с И-образными участками. 2.Датчик по п. 1,отличающийс   тем, что длины выступов неферромагнитного элемента выполнены из услови  2 hj - h2, где h - толщина пакета; hj - длина одной пары противоположных выступов; h-2 - длина другой пары противоположных выступов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Тезисы докладов всесоюзной конференщш ИИС-77, с. 162.
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2807944/18-10.