ДАТЧИК СИЛЫ
FORCE TRANSDUCER

Изобретение относится к приборам и оборудованию, используемым при проведении лабораторных работ и демонстрационных опытов при групповом и индивидуальном обучении в средних общеобразовательных заведениях при изучении законов механики.
Известен «Датчик-реле давления» по патенту на полезную модель №133609, кл. G01L 19/00, 2012 г., включающий корпус, крышку, электронный блок, содержащий блок питания, аналогово-цифровой преобразователь, взаимодействующий посредством порта с микроконтроллером, реле коммутации, и измерительный блок, выполненный в виде тензопреобразователя с двухслойной мембраной и тензорезисторами, собранными по мостовой схеме. Однако данный датчик не обеспечивает измерения различных по действию сил, приложенных в различных направлениях.
Задачей настоящего изобретения является создание такого датчика силы, который обеспечивал бы измерение сил различного действия, приложенных в различных направлениях, а также воможность его использования для измерения веса тела.
Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в расширении функциональных возможностей использования датчика при проведении опытов по измерению различных по воздействию сил, таких как растяжение, ударных нагрузок и т.д.
Для достижения указанного технического результата предлагается датчик силы, содержащий корпус, электронный блок и взаимодействующий с ним и выполненный в виде тензопреобразователя измерительный блок, а также порт для соединения с аналогово-цифровым преобразователем, характеризующийся тем, что корпус выполнен в виде короба, основание которого с внешней стороны снабжено крестообразным хомутом для закрепления корпуса в держателе штатива, а к противоположной стороне хомута закреплено основание, посредством которого датчик силы устанавливается на лабораторном столе, корпус снабжен съемной крышкой, один торец которой выполнен с П-образным окном для выхода порта, а внутри корпуса расположена тензобалка, выполненная S-образной формы, при этом тензобалка на внутренней поверхности основания корпуса закреплена своей нижней полкой, на нижней поверхности средней полки закреплены тензорезисторы, собранные по мостовой схеме, при этом выходы тензорезисторов соединены с электронным блоком, а верхняя полка тензобалки снабжена вертикальным стержнем, проходящим сквозь отверстие в крышке и ось которого расположена на одной оси с осью крестообразного хомута корпуса, причем свободный конец стержня снабжен осевым углублением для установки чаши весов и поперечным отверстием для приложения силы, направленной вверх.
Внутри корпус датчика силы снабжен опорными элементами для установки платы электронного блока. Плата электронного блока расположена между нижней и средней полками тензобалки, причем электронный блок снабжен портом для подключения с компьютером пользователя. Съемная крышка выполнена в виде короба
Изобретение иллюстрируется следующими чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид датчика силы, вид спереди со снятой крышкой, на фиг. 2 - то же, вид сбоку, со снятой чашей, на фиг. 3 - то же вид сверху фиг. 2, на фиг. 4 - крышка вид сверху, на фиг. 5 - вид по стрелке А фиг. 4.
Датчик силы содержит корпус 1, выполненный в виде короба, преимущественно прямоугольной, вытянутой в длину формы, выполненный преимущественно из пластика и расположенный открытым основанием вверх.
Основание 2 корпуса с нижней наружной стороны снабжено крестообразным хомутом 3 для закрепления корпуса в держателе штатива (на чертеже не показано), а к противоположной стороне хомута закреплено специальное основание 4, посредством которого датчик силы устанавливается на лабораторном столе (на чертеже не показано). Корпус 1 датчика снабжен крышкой 5, выполненной также в виде короба, при этом один торец крышки выполнен с П-образным окном 6 для выхода порта. Внутри корпуса на внутренней поверхности основания консольно закреплена тензобалка 10, выполненная S-образной формы, при этом тензобалка 10 на внутренней поверхности основания закреплена своей нижней 7 полкой, на нижней поверхности средней 11 полки закреплены тензорезисторы, собранные по мостовой схеме, при этом выходы тензорезисторов соединены с электронным блоком. Плата 9 электронного блока может быть расположена, как показано на фиг.1, между нижней 7 и средней 11 полками тензобалки 10, причем электронный блок снабжен портом 12 для подключения с компьютером пользователя (на чертеже не показан). Однако плата 9 может быть расположена и в любом другом месте корпуса, в зависимости от общей компановки датчика силы. На верхней полке 13 тензобалки 10 закреплен стержень 14, проходящий сквозь отверстие 15 в крышке 5 наружу. Ось стержня 14 расположена на одной оси с осью крестообразного хомута 3 корпуса, причем на свободном торце стержня 14 выполнено осевое углубление 16, в котором вставляется ось 17 чаши 18, используемой для расположения при взвешивании любых материалов, или для приложения силы, направленной вниз. В торцевой зоне стержня 14 выполнено поперечное отверстие 19 для приложения силы, направленной вверх. Внутри корпус 1 датчика силы снабжен опорными элементами 20 для установки платы 9 электронного блока.
Датчик силы работает следующим образом. К стержню 14 прикладывается сила, направленная в любом направлении вверх или вниз, которая передается на среднюю 11 полку, на которой наклеены тензорезистеры. Далее сигнал с тензорезисторов поступает на контроллер, в котором находится аналогово-цифровой преобразователь, затем данные через порт 12 поступает на компьютер пользователя (на чертеже не показано).
Данный датчик может использоваться также как весы, при этом взвешиваемый материал размещают в чаше 18.
Данный датчик удобен в эксплуатации и обеспечивает проведение опытов с силами, направленными в разных направлениях, а также замеров мгновенных ударных нагрузок и взвешивании любых материалов.