Пристрій для визначення сили і оцінки похибки тензометричного силовимірювального датчика при тангенціальному навантаженні

Реферат: Пристрій для визначення сили і оцінки похибки тензометричного силовимірювального датчика при тангенціальному навантаженні складається з гілок вимірювального мосту, що складаються з тензорезисторів. Додатково введено вимірювальні резистори в гілки вимірювального мосту, джерело стабільного струму для живлення вимірювального мосту тензодатчика, один вихід якого з'єднано з одним загальним з'єднанням гілок вимірювального мосту, а другий - з загальним з'єднанням вимірювальних резисторів, перший операційний підсилювач, один вхід якого з'єднано з середнім виводом однієї гілки вимірювального мосту, другий вхід - з середнім виводом іншої гілки вимірювального мосту, а вихід першого операційного підсилювача є першим виходом пристрою, другий операційний підсилювач, один вхід якого з'єднано з точкою з'єднання тензорезистора і вимірювального резистора однієї гілки вимірювального мосту, другий вхід - з точкою з'єднання тензорезистора і вимірювального резистора іншої гілки вимірювального мосту, а вихід другого операційного підсилювача є другим виходом пристрою, суматор, один вхід якого з'єднано з виходом першого операційного підсилювача, другий - з виходом другого операційного підсилювача, а вихід суматора є третім виходом пристрою. UA 122209 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ СИЛИ І ОЦІНКИ ПОХИБКИ ТЕНЗОМЕТРИЧНОГО СИЛОВИМІРЮВАЛЬНОГО ДАТЧИКА ПРИ ТАНГЕНЦІАЛЬНОМУ НАВАНТАЖЕННІ UA 122209 U UA 122209 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі приладобудування і може бути використана в системах визначення ваги об'єкта і для оцінки похибки тензометричного силовимірювального датчика в умовах впливу тангенціального навантаження на силоприймальний елемент силовимірювального тензометричного датчика. Найближчим аналогом до запропонованої корисної моделі вибраний датчик, що використовується в системах виміру сили [1]. Недоліком такої системи є похибка вимірювання, обумовлена конструктивними особливостями силовимірювального тензометричного датчика (тензодатчика), яка обмежує відхилення кута прикладання сили до силоприймального елемента тензодатчика значенням 1 %. При перевищенні кута прикладання сили до силоприймального елемента тензодатчика сигнал на виході датчика містить похибки, що призводить до помилок вимірювання. В основу корисної моделі поставлена задача розширення допустимого кута прикладання сили до силоприймального елемента тензодатчика з метою зменшення похибок вимірювання і отримати значення похибки, яка з'являється, при тангенціальному застосуванні сили до силоприймального елемента з метою її оцінки. Поставлена задача вирішується тим, що, відповідно корисної моделі, до складу пристрою додатково введено вимірювальні резистори в гілки вимірювального мосту, джерело стабільного струму для живлення вимірювального мосту тензодатчика, один вихід якого з'єднано з одним загальним з'єднанням гілок вимірювального мосту, а другий - з загальним з'єднанням вимірювальних резисторів, перший операційний підсилювач, один вхід якого з'єднано з середнім виводом однієї гілки вимірювального мосту, другий вхід - з середнім виводом іншої гілки вимірювального мосту, а вихід першого операційного підсилювача є першим виходом пристрою, другий операційний підсилювач, один вхід якого з'єднано з точкою з'єднання тензорезистора і вимірювального резистора однієї гілки вимірювального мосту, другий вхід - з точкою з'єднання тензорезистора і вимірювального резистора іншої гілки вимірювального мосту, а вихід другого операційного підсилювача є другим виходом пристрою, суматор, один вхід якого з'єднано з виходом першого операційного підсилювача, другий - з виходом другого операційного підсилювача, а вихід суматора є третім виходом пристрою. На схемі зображено пристрій, що заявляється. Пристрій складається з гілок вимірювального мосту, що складаються з тензорезисторів 2, 3, 4, 5 і вимірювальних резисторів 7 і 8 в гілках вимірювального мосту, джерела стабільного струму 1 для живлення вимірювального мосту тензодатчика, один вихід якого з'єднано з загальним з'єднанням тензорезисторів 2 і 4 гілок вимірювального мосту, а другий - із загальним з'єднанням вимірювальних резисторів 7 і 8, операційного підсилювача 6, один вхід якого з'єднано із середнім виводом однієї гілки вимірювального мосту, другий вхід - з середнім виводом іншої гілки вимірювального мосту, а вихід операційного підсилювача є першим виходом пристрою, операційного підсилювача 9, один вхід якого з'єднано з точкою з'єднання тензорезистора 3 і вимірювального резистора 7 однієї гілки вимірювального мосту, другий вхід з точкою з'єднання тензорезистора 5 і вимірювального резистора 8 іншої гілки вимірювального мосту, а вихід операційного підсилювача 9 є другим виходом пристрою, суматора 10, один вхід якого з'єднано із виходом операційного підсилювача 6, другий - з виходом операційного підсилювача 9, а вихід суматора є третім виходом пристрою. Пристрій працює наступним чином. Вимірювальний міст, що складається з двох гілок, одна з яких містить тензорезистори 2 і 3 і вимірювальний резистор 7, а друга - містить тензорезистори 4 і 5 і вимірювальний резистор 8, живиться стабільним струмом від джерела постійного струму 1. При впливі сили на силоприймальний елемент датчика відбувається деформація тензорезисторів датчика і вимірювальний міст розбалансується. У середніх виводах гілок вимірювального мосту між точками з'єднання тензорезисторів 2 і 3, 4 і 5, створюється різниця потенціалів, величина якої є функцією від величини струму, що протікає через гілки вимірювального мосту, прикладеної сили до силоприймального елемента датчика і передавального коефіцієнта тензорезисторів датчика. Операційний підсилювач 6 підсилює різницю потенціалів між точками з'єднання тензорезисторів 2 і 3, 4 і 5 і посилене значення надходить на вихід Uвих. У разі перевищення допустимого значення кута прикладання сили до силоприймального елементу датчика, тензорезистори деформуються нелінійно, що призводить до появи похибки вимірювання Uпox при живленні вимірювального мосту стабільною напругою. При живленні вимірювального мосту постійним струмом від джерела постійного струму 1 відбувається компенсація похибки Uпox, викликаної нелінійністю зміни опору тензорезисторів 2, 3 і 4, 5 гілок вимірювального мосту. Компенсація похибки Uпox відбувається внаслідок зміни 1 UA 122209 U 5 10 15 20 внутрішнього опору Rвн джерела постійного струму 1, пропорційно зміни опору тензорезисторів 2, 3 і 4, 5 гілок вимірювального мосту. При цьому відповідним чином змінюється вихідна напруга на виході Uвих операційного підсилювача 6, а похибка Uпox у вихідному сигналі Uвих, відсутня. В точці з'єднання тензорезистора 3 і вимірювального резистора 7 однієї гілки вимірювального мосту і в точці з'єднання тензорезистора 5 і вимірювального резистора 8 іншої гілки вимірювального мосту створюється різниця потенціалів, пропорційна значенню помилки вимірювання. Ця різниця потенціалів посилюється операційним підсилювачем 9, і надходить на вихід пристрою Uпox в якості сигналу похибки для подальшої оцінки. Суматор 10 підсумує сигнали з виходів операційних підсилювачів 6 і 9 та передає на третій вихід Uсум для подальшого аналізу. Таким чином, на вихід пристрою передаються значення, виміряні при тангенциальному навантаженні: значення прикладеної до датчика сили Uвиx, значення похибки датчика Uпox і сума сигналів Uсум. Нові ознаки дозволяють збільшити кут прикладання сили до силоприймального елемента силовимірювального тензометричного датчика без внесення похибки в результат вимірювань, і отримати дані для визначення сили і оцінки похибки тензометричного силовимірювального датчика при тангенціальному навантаженні. Джерела інформації: 1. Датчики силоизмерительные тензорезисторные 1778 ДСТ… К АЖЕ 2.320.005.ТО. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Пристрій для визначення сили і оцінки похибки тензометричного силовимірювального датчика при тангенціальному навантаженні, що складається з гілок вимірювального мосту, що складаються з тензорезисторів, який відрізняється тим, що додатково введено вимірювальні резистори в гілки вимірювального мосту, джерело стабільного струму для живлення вимірювального мосту тензодатчика, один вихід якого з'єднано з одним загальним з'єднанням гілок вимірювального мосту, а другий - з загальним з'єднанням вимірювальних резисторов, перший операційний підсилювач, один вхід якого з'єднано з середнім виводом однієї гілки вимірювального мосту, другий вхід - з середнім виводом іншої гілки вимірювального мосту, а вихід першого операційного підсилювача є першим виходом пристрою, другий операційний підсилювач, один вхід якого з'єднано з точкою з'єднання тензорезистора і вимірювального резистора однієї гілки вимірювального мосту, другий вхід - з точкою з'єднання тензорезистора і вимірювального резистора іншої гілки вимірювального мосту, а вихід другого операційного підсилювача є другим виходом пристрою, суматор, один вхід якого з'єднано з виходом першого операційного підсилювача, другий - з виходом другого операційного підсилювача, а вихід суматора є третім виходом пристрою. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2