Тензорезисторний датчик сили

1. Тензорезисторный датчик силы, выполненный в виде тела вращения, содержащий корпус с опорной частью, осесимметричный силовводящий элемент, расположенный в корпусе цилиндрический преобразователь, на боковой поверхности которого навиты и закреплены проволочные тензорезисторы, мембрану, соединяющую силовводящий элемент с корпусом, отличающийся тем, что силовводящий элемент, корпус и цилиндрический преобразователь, расположенный посредине корпуса, выполнены как единое целое, силовводящий элемент выполнен в виде шарового сектора с центром конуса, расположенным на ней 28316 не образующих конических выточек, выполненных в нем; размеры упругого шарнира и толщина перемычек, связывающих корпус с цилиндрическим преобразователем, выполнены из расчета прочностных характеристик; опорная часть корпуса снабжена герметизирующей мембраной и уплотняющим кольцом. Техническим результатом данного изобретения является повышение точности измерения, получение оптимальных метрологических характеристик (нечувствительности датчика к паразитным нагрузкам), за счет выполнения его целостным из единого куска материала и особенностей конструктива. Новизну технического решения характеризует выполнение датчика целостным, а также выполнение силовводящего элемента в виде шарового сектора, образующего с цилиндрическим преобразователем, с выполненными в нем коническими выточками, упругий шарнир, при этом телесный угол шарового сектора равен 1,8 стериорадиана, а длина его образующей равна высоте цилиндрического преобразователя и длине образующих конических выточек, выполненных в нем. Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с другими, известными из научно-технической и патентной литературы решениями, позволяет выявить признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, что дает возможность авторам сделать вывод о соответствии предлагаемых признаков критерию "существенные отличия", определяющему новизну изобретения. На фигуре представлен предлагаемый тензорезисторный датчик силы. Тензорезисторный датчик силы состоит из представляющих единое целое корпуса 1, силовводящего элемента 2, выполненного в виде шарового сектора с центром конуса 0, расположенного на нейтральной оси датчика, с величиной телесного угла, равного 1,8 стериорадиана и силовоспринимающей сферической поверхностью 3, выполненной радиусом R, равным образующей ℓ шарового сектора, размещенного в корпусе 1 по его средине, цилиндрического преобразователя 4 с высотой, равной образующей ℓ шарового сектора с выполненными на торцевых поверхностях коническими выточками 5 c образующей, равной образующей ℓ шарового сектора. Цилиндрический преобразователь 4 образует с нижней частью силовводящего элемента 2 упругий шарнир 6 и связан с корпусом 1 перемычками 7; на боковой поверхности цилиндрического преобразователя 4 навиты и закреплены проволочные тензорезисторы 8, 9, 10, 11, соединенные между собой в четырехплечий мост. Силовводящий элемент 2 соединен с корпусом 1 мембраной 12 с уплотняющими кольцами 13 и 14. Опорная часть 15 корпуса 1 снабжена герметизирующей мембраной 16 с уплотняющим кольцом 17. Датчик работает следующим образом. Сжимающее усилие Р, воспринимаемое силовводящим элементом 2, передается цилиндрическому преобразователю 4, деформация которого воспринимается тензорезисторами, навитыми на его боковой поверхности; при этом тензорезисторы 8 и 9 испытывают деформацию сжатия, а тензорезисторы 10 и 11 - деформацию растяжения. Четырехплечим мостом, составленным из тензорезисторов 8, 9, 10, 11, измеряемое усилие преобразуется в электрический сигнал. При возникновении тангенциальных составляющих измеряемого усилия они передаются через мембрану 12 на корпус 1, при этом тензорезисторы 8, 9, 10, 11 не будут испытывать вредное влияние тангенциальных составляющих благодаря наличию упругого шарнира 6. Таким образом, в предлагаемой конструкции тензорезисторного датчика силы реализованы основные принципы, обеспечивающие достижение оптимальных метрологических характеристик: принцип целостности, принцип симметрии, принцип действительного интегрирования. Предлагаемый тензорезисторный датчик силы будет использован в рабочем проекте автомобильных весов марки 2005-50Э для "Нефтеоргсинтеза" г. Кременчуг. 2 28316 Фиг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ __________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 __________________________________________________________ 3