Датчик зусиль

Реферат: UA 68945 U UA 68945 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вимірювальної техніки та може бути використана для вимірювання зусиль, ваги, тиску. Відомий датчик зусиль, що містить джерело магнітного поля, виконане у вигляді двох одиничних постійних магнітів, пристикованих один до одного однойменними полюсами, та розташоване між першою, другою парами ферочутливих елементів, між третьою, четвертою парами ферочутливих елементів, розміщених аналогічно у площині, перпендикулярній площині розташування першої та другої пар ферочутливих елементів, а вихідні обмотки кожної з чотирьох пар ферочутливих елементів увімкнені за диференціальною схемою та послідовно з'єднані одна з одною, причому перша та третя пари ферочутливих елементів розміщені відносно другої та четвертої пар ферочутливих елементів на відстані, що дорівнює довжині одиничного постійного магніту [див. патент України №25510 А, G01G 9/00, опубл. 30.10.1998]. Цей датчик зусиль вибрано за прототип. Недоліком відомого датчика зусиль є те, що він має недостатню чутливість та точність вимірювання. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення датчика зусиль шляхом того, що у ньому розташовано першу та другу пари градієнтометрів у площинах розміщення першої, другої та третьої, четвертої пар ферочутливих елементів по центру джерела магнітного поля, що завдяки вимірюванню градієнтів вертикальних складових напруженості зовнішнього поля джерела магнітного поля дозволить підвищити чутливість датчика зусиль. Поставлена задача вирішується тим, що у датчику зусиль, що містить джерело магнітного поля, виконане у вигляді двох одиничних постійних магнітів, пристикованих один до одного однойменними полюсами, та розташоване між першою, другою парами ферочутливих елементів, між третьою, четвертою парами ферочутливих елементів, розміщених аналогічно у площині, перпендикулярній площині розташування першої та другої пар ферочутливих елементів, а вихідні обмотки кожної з чотирьох пар ферочутливих елементів увімкнені за диференціальною схемою та послідовно з'єднані одна з одною, причому перша та третя пари ферочутливих елементів розміщені відносно другої та четвертої пар ферочутливих елементів на відстані, що дорівнює довжині одиничного постійного магніту, згідно з корисною моделлю, у датчику розташовано першу та другу пари градієнтометрів у площинах розміщення першої, другої та третьої, четвертої пар ферочутливих елементів по центру джерела магнітного поля, причому вихідні обмотки першої та другої пар градієнтометрів увімкнені за диференціальною схемою та послідовно з'єднані з вихідними обмотками першої-четвертої пар ферочутливих елементів. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено датчик зусиль, що містить джерело 1 магнітного поля, виконане у вигляді двох одиничних постійних магнітів, пристикованих один до одного однойменними полюсами та прикріплене до пружних елементів (не показано), першу пару 2, 3 ферочутливих елементів, вихідні обмотки яких з'єднано за диференціальною схемою, другу пару 4, 5 ферочутливих елементів, вихідні обмотки яких також з'єднано за диференціальною схемою, причому перша 2, 3 та друга 4, 5 пари ферочутливих елементів розташовані одна відносно другої на відстані, що дорівнює довжині l одиничного постійного магніту, третю 6, 7 та четверту 8, 9 пари ферочутливих елементів, розташовані аналогічно в площині, перпендикулярній площині розміщення першої 2, 3 та другої 4, 5 пар ферочутливих елементів, першу 10, 11 та другу 12, 13 пари градієнтометрів, вихідні обмотки яких також з'єднано за диференціальною схемою, розташовані по центру джерела 1 магнітного поля в площинах розміщення першої 2, 3, другої 4, 5 та третьої 6, 7 , четвертої 8, 9 пар ферочутливих елементів. При цьому кінці вихідних обмоток ферочутливих елементів 2 та 4 об'єднані, кінці вихідних обмоток ферочутливих елементів 6 та 8 також об'єднані, вихідні обмотки ферочутливих елементів 2-9 та градієнтометрів 10-13 з'єднані послідовно, а початок вихідної обмотки ферочутливого елемента 5 та вихідну обмотку градієнтометра 11 підключено до підсилювача pz. Вертикальні складові напруженості поля джерела 1 магнітного поля Нв1-Нв8 мають діапазони лінійності, довжина яких приблизно дорівнює довжині одиничного магніту, а складові напруженості Нгр1-Нгр4, що вимірюються градієнтометрами мають високу крутість. Датчик зусиль працює наступним чином. При зусиллі pz=0 перша 2, 3 - четверта 8, 9 пари ферочутливих елементів розташовані на магнітних нейтралях k-k, m-m, b-b, d-d одиничних магнітів, а перша 10, 11 та друга 12, 13 пари градієнтометрів розташовані на магнітних нейтралях n-n та q-q джерела 1 магнітного поля, при цьому на вихідних обмотках кожного з ферочутливих елементів 2-9 градієнтометрів 10-13 сигнали будуть дорівнювати нулю, тому на вході підсилювача pz сумарний сигнал буде також дорівнювати нулю. 1 UA 68945 U 5 При зусиллі pz≠0 джерело 1 магнітного поля зміщується вздовж ферочутливих елементів 2-9 та градієнтометрів 10-13 на відстань, пропорційну р2. У цьому випадку на вихідних обмотках кожного ферочутливого елемента 2-9 з'являться однакові за величиною прирости сигналів, також однакові прирости сигналів з'являться на вихідних обмотках кожного градієнтометра 1013, при цьому результивний сигнал, пропорційний зусиллю pz і який подається до підсилювача pz, буде дорівнювати сумі приростів сигналів усіх ферочутливих елементів 2-9 та градієнтометрів 10-13. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 Датчик зусиль, що містить джерело магнітного поля, виконане у вигляді двох одиничних постійних магнітів, пристикованих один до одного однойменними полюсами, та розташоване між першою, другою парами ферочутливих елементів, між третьою, четвертою парами ферочутливих елементів, розміщених аналогічно у площині, перпендикулярній площині розташування першої та другої пар ферочутливих елементів, а вихідні обмотки кожної з чотирьох пар ферочутливих елементів увімкнені за диференціальною схемою та послідовно з'єднані одна з одною, причому перша та третя пари ферочутливих елементів розміщені відносно другої та четвертої пар ферочутливих елементів на відстані, що дорівнює довжині одиничного постійного магніту, який відрізняється тим, що у датчику розташовано першу та другу пари градієнтометрів у площинах розміщення першої, другої та третьої, четвертої пар ферочутливих елементів по центру джерела магнітного поля, причому вихідні обмотки першої та другої пар градієнтометрів увімкнені за диференціальною схемою та послідовно з'єднані з вихідними обмотками першої-четвертої пар ферочутливих елементів. 2 UA 68945 U Комп’ютерна верстка А. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3