SU861987A1 - Магнитоупругий датчик усили - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть спользовано в системах автоматического измерени  массы и усилий.

Известен преобразователь, предназначенный дл  измерени  усили , содержащий пластины с обмотками, одним концом закрепленные в стойке П.

Этот преобразователь имеет низкую точность.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  монолитный дифференциально-дроссельный преобразователь усили  с изгибаемым магнитопроводом (консольно нагружае№1Й ) 2.

Преобразователь усили  представл ет собой четыре параллельно расположенные стержн , объединенные обпщми замкнутыми  рмами в единый элемент. Один конец датчика защемлен, а к другому прилагаетс  измер емое усилие в направлении, перпендикул рном продольной оси преобразовател  и плоскости, в которой лежат пары смежных стержней. При этом в верхних стержн х возникают напр жени  раст жени , а в нижних - сжати . На всех четырех стержн х размещены одинаковые обмотки.

Недостатком этого датчика  вл етс  его низка  чувствительность и точность измерени  усилий, что объ сto н етс  распределением магнитных потоков .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности.

Эта цель достигаетс  тем, что

Claims (2)

1. IS датчик снабжен упругим элементом, выполненным в виде тарельчатой пружины , и шпилькой, св зьшающей упругий элемент и корпус, а сам корпус вьшолнен в виде цилиндра с прорез 20 ми, образующими ребра, причем обмотки размещены на паре ребер, расположенной в плоскости приложени  усили , а втора  пара ребер расположена в плоскости, перпендикул рной первой, при этом шпилька пропущена внутри цилиндра через отверстие, которое выполнено в стойке. На фиг. 1 показан предлагаемый датчик, общий вид; на фиг. 2 - его схематическое изображение; на фиг.Здиаграмма разложени  сил; на фиг.4 и 5 - его измерительна  схема (варианты ). Датчик представл ет собой корпус 1, изготовленный из полого цилиндра, в стенке которого выполнены четыре симметрично расположенных окна 2, в результате чего датчик содержит четыре параллельных стержн  3, распо ложенных симметрично егопродольной оси. На два стержн , лежаащх в плоскости действи  усили , уложены обмот ки 4 и 5. Обмотки навиты в одинаковую сторону и их начала, расположенн у одного и того же торца цилиндра, подключены к одному из выходов источ ника питани  6, а концы - к нагрузоч ным резисторам мостовой схемы 7 и 8 а между точками соединени  обмоток с резисторами подключен измерительный прибор (вольтметр) 9. На один торец корпуса уложена опо на  шайба 10. Вторым торцом он поджа к вертикальной стойке 1I, жестко закрепленной на горизонтальном основании 12. Дл  этого использована .-ст жна  пгаилька 13, проход ща  через пре образователь от стойки до его свобод ного конца, пропущенна  через опорную шайбу 10. отверстие 14 в стойке М, призму 15 и св зывающа  упругий элемент 6 (тарельчатую пружин) с преобразователем 1. Упругий элемент может быть расположен как по другую сторону стойки так и на свободном конце преобразовател , на опорной шайбе 10. На конец шпильки навинчиваетс  гайка 17. На свободном конце шпильки 13 выполнен бортик 18, на который ло итс  опорна .шайба 10, а также серьга 19с призмой 20 дл  приложени  измер емого усили  Р. Корпус I расположен на стойке 11- так.что его два стержн  3 с обмотками 4 а 5 лежат в плоскости дей стви  усили  (например, вертикально а два ApyrtfX стержн  лежат в плоскости , перпендикул рной усилию (например , горизо нтальной). Дл  защиты датчика от перегрузки используетс  упор 21, 4 Устройство работает следующим образом. Посредством завинчивани  гайки 17 создаетс  усилие Pjj предварительного нагружени , стабильность которого обеспечивают упругиехарактеристики тарельчатой пружины 16. При равенстве нулю измер емого усили  Р усилие предварительного нанружени  Pj имеющее неизменное значение , равномерно распределено по сечению всех четырех стержней 3. Обмотки 4 и 5 навиты на стержн х, лежащих в плоскости действи  усили , в одну и ту же сторону и их начала подключены к одному из выходов источника питани , а концы через нагрузочные резисторы подключены к его второму выходу. При включении ijtCT04HHKa питани  магнитные потоки, наводимые катушками 4 и 5, оказываютс  направленными встречно и замыкаютс  по стержн м, лежащим в горизонтальной плоскости. Когда измер емое усилие , сопротивлени  катушек датчика равны, равны и напр жени  в точках соединени  обмоток с нагрузочными резисторами , ккотороым подключен вольтметр (см. фиг. 4).его показани  соответствуют 0. При усилие сжати  стержн  с обмоткой 4 оказываетс  равным разности Р,,-. Здесь f - это усилие , возникающее вследствие разложени  измер емого усили  Р в конструкцци силоизмерительного устройства и направленное соосно со стержн ми магнитопровода, несущими обмотки 4 и 5, и соответственно F.aРазгружа 4113 емого, ffjun нагружаемого усилием. «2 усилие предварительного нпгру приход щеес  на один стержень жени , Р, - П1 И где И - количество стержней, между которыми распредел етс  усилие , В данном случае . Из схемы преобразовател  и диаграммы разложени  сил, приведенных на фиг. 2 и 3, можно видеть, что усилие Р, приложенное к серьге 19, воздействует на магнитоупругий преобразователь Г через опорную {пайбу 10 уже в виде усили  Р, причем Р,--Р -|где li и 6 - длина шпильки от стойки до опорной шайбы и до серьги соответственно. Усилие Р воздействует на два стержн  преобразовател , лежащих в вертикальной плоскости, поэтому мож но раздельно рассматривать две составл ющие Р 5 кажда  из которы взаимодействует со своим стержнем. Возможен другой вариант выполнени  устройства, при котором охотки навиты на всех четных стержн х в одинаковом направлении и начала -обмоток 22 и 23, лежащих в плоскости , перпендикул рной усилию со стороны одного и того же  рма соединены С одним из выходов источника питани  и концы - с другим выходом .Обмотки А и 5, навитые на другой паре стержн , соединены встречно и их выход подключен к измерительному прибору 9. Это вариант дифференциально-тран форматорный в отличие от описанного выше Дифференциально-дроссельного . Потоки, наводимые юбмотками, размещенными на стержн х, лежащих в плоскости, перпендикул рной усилию , друг относительно друга направ лены встречно и замыкаютс  но стерж н м, лежащим в плоскости действи  усили . Под воздействием измер емого уси ли  магнитное сопротивление одного из стержней, лежащих в плоскости действи  усили  возрастает, а другого убывает. Обратно пропорциональ но изменению магнитного сопротивлени  измен ютс  магнитш 1е потоки. В обмотках, размещенньпс на этих сте н х, навод тс  напр жени , пропорциональные величинам потоков, а пр  их встречном включении напр жение на свободных концах обмоток подключаемых к измерительному прибору (см.фиг.5),оказываетс  пропорциональ ным измер емому усилию Линеаризаци  выходной характеристики, еньшение температурной погрешности в данном варианте исполнени  силоиэмерительного устройства происходит так же. 76 как в описанном вьпче дифференциально-дроссельном варианте. Преимуществом дифференциальнотрансформаторного варианта(фиг. 5)  вл етс  отсутствие гальванической св зи выходных цепей с источником питани , однако дифференциальиодроссельный вариант (фиг. 4) в некоторых режимах обеспечивает более высокую степень линеаризации выходной характеристики устройства. Даит)1й датчик позвол ет повысить точность автстатического контрол  веса изделий, автоматического.учета грузов, транспортируемэпс монорельсовыми транспортными системами. Формула изобретени  Магнитоупругий датчик усили , содержащий корпус с прорез ми и обмотками , с одного конца закрепленный на стойке, а с другого снабженный площадкой дл  приложени  усили , отличающийс  тем, -что, с целью повышени  точности, датчик снабжен упругим элементом, выполненньм в виде тарельчатой пружины, и шпилькой, св зывающей упругий элемент и корпус, а сам корпус выполнен в виде цилиндра с прорез ми, образующими ребра, причем обмотки размещены на паре ребер, расположенной в плоскости приложени  усили , а втора  пара ребер расположена в плоскости , перпендикул рной первой, при этом 11шилька пропущена внутри цилиндра через отверстие, которое выполнено в стойке. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Гумашок . Современное состо ние и перспективы развити  магнит& ругих преобразователей, ЦНИИТЭИ приборостроени , 1977, с. 8.
2. 2. Гумашж М.Н. Магнитоупругие датчики в автоматике. Киев, Техника , 1972, с. 107-112 (прототип).