Датчик силы

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к весо- и силоизмерительным датчикам. Например, в зонах воздействия сжимающих деформаций при приложении усилия к опорам.
Относится также к преобразователям внутренних параллельных перемещений и измерительному преобразователю, который выдает цифровой сигнал измеряемой силы или его вторичный сигнал в результате преобразования.
Известен, например, патент (ЕР 0325619 (D1), МПК G01L 1/22 опубл 10.02.2013) как устройство измерения поверхностной нагрузки, поскольку он имеет внутренние параллельные движения. Гибкий датчик силы является компонентом.
Но измерительные преобразователи интегрированы в датчики силы в виде отдельных узлов, частью которых являются дорогостоящие и чувствительные элементы передачи усилия. Однако изготовление герметичных преобразователей учета газа и влаги, создает технические проблемы, поскольку общим правилом является относительно большая конструкция, связанная с дополнительными силовыми сдвигами.
Наиболее близким техническим решением являются монолитный датчик силы (пат. RU 2193171, G01L1/22, G01G3/12, опубл. 20.11.2002). Датчик содержит кубический корпус, имеющий сквозные пазы, образующие две рессоры. Корпус выполнен со сквозным продольным отверстием, которое проходит коаксиально продольной оси корпуса. Внутри корпуса установлены мембрана и рычаг, один конец которого связан с мембраной, а другой - с преобразователем. Со стороны преобразователя корпус закрыт крышкой.
Недостатком данного устройства является расположение витков проволочного тензорезистора на окружной цилиндрической поверхности гибкого элемента. При передаче нагрузки от центра цилиндрической поверхности чувствительность датчика, т.е. отношение электрического выходного сигнала к измеряемому напряжению питания при той же нагрузке уменьшается из-за уменьшения деформации окружных поверхностей цилиндра.
Задачей полезной модели является получение цифрового сигнала измеряемой силы в результате линейного движения датчика, с помощью изготовления датчика силы, легко монтируемого и имеющего небольшие размеры
Сущность полезной модели заключается в том, что датчик силы, характеризующийся тем, что содержит цилиндр с пазом, поршневым рычагом, одна из его головок представляет собой основание поршневого рычага, а вторая сторона имеет форму твердого шара, касающегося измеряемого участка, сверху цилиндра установлен линейный резистор, содержащий соединительные провода, и рукоять, соединенную с пазом, расположенным у основания поршневого рычага, перед основанием поршневого рычага и после него установлены пружины, а для крепления датчика силы на цилиндре устроена гайка.
Технический результат заключается в повышении чувствительности датчика и эксплуатационной надежности при минимально возможных затратах.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на
фиг. 1 - представлен датчик силы;
фиг. 2 - разрез датчика.
Датчик силы содержит корпус в виде цилиндра 1, с поршневым рычагом 6, одна из его головок представляет собой основание поршневого рычага 7, а вторая сторона представляет собой головку 9, в виде твердого шара диаметром около 5 мм, касающегося измеряемого участка. В цилиндре 1 устроен паз 2, расположенный вдоль продольной оси цилиндра 1. Сверху цилиндра 1 установлен линейный резистор 3 переменный 10 кΩ, содержащий соединительные провода 5 и маленькую рукоять 4 длиной около 5 мм, рукоять 4 резистора 3 соединена с другим пазом 8, расположенным у основания поршневого рычага 7, перед основанием поршневого рычага 7 установлена первая пружина 10, а вторая пружина 11 после него (с целью получения нулевого положения датчика, когда не будет внешнего воздействия). Датчик силы также содержит гайку 12, расположенную на расстоянии около 20 мм от головки цилиндра 1, для крепления датчик силы.
Устройство работает следующим образом
Действие датчика силы заключается в том, что при воздействии на датчик силы любых перемещений путем контакта с твердым шариком 9 в головке поршневого рычага 6 с любым внешним сечением, основание поршневого рычага 7 перемещает рукоять 4 резистора 3, при этом рукоять 4 прикреплена в паз 8 основания поршневого рычага 7, зажатого между первой пружиной 10 и второй пружиной 11. С другой стороны, путем перемещения назад, которое изменяет значение переменного резистора 3 в соответствии со значением внутреннего смещения, поднимается основание поршневого рычага 7 и возвращается в свое первое положение под действием второй пружины 11, которая толкает одновременно основание поршневого рычага 7 и рукоять 4 резистора 3.