SU662826A1 - Force measuring device - Google Patents

Description

II

Изобретение относитс  к силоизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управлени  дл  преобразовани  усили  в электрический сигнал .The invention relates to load measurement technology and can be used in automatic control systems to convert force into an electrical signal.

Известное устройство дл  измерени  усилий , содержащее упругий элемент в виде ферромагнитного сердечника с двум  обмотками , одна из которых подключена к источнику переменного тока, а втора  - к измерительной схеме, не обеспечивает требуемой точности измерени  1.The known device for measuring forces, containing an elastic element in the form of a ferromagnetic core with two windings, one of which is connected to an alternating current source, and the second to a measuring circuit, does not provide the required measurement accuracy 1.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  усилий, содержащее упругий элемент с верхним и нижним основани ми, св занный с ферромагнитным сердечником, на котором расположены перемагничивающа  катушка, соединенна  с источником переменного тока, и измерительна  катушка, св занна  с регистрирующей аппаратурой, включающей последовательно соединенные усилитель, фильтр верхних частот, детектор, фильтр нижних частот 2.The closest to the technical essence of the invention is a device for measuring forces, comprising an elastic element with upper and lower bases, associated with a ferromagnetic core, on which a remagnetization coil connected to an AC source is located, and a measuring coil connected with a recording equipment comprising a series-connected amplifier, high-pass filter, detector, low-pass filter 2.

К недостаткам известного устройства относитс  низка  точность измерени  усилий.A disadvantage of the known device is the low accuracy of the force measurement.

Цель изобретени  заключаетс  в повыщении точности измерени .The purpose of the invention is to increase measurement accuracy.

Это достигаетс  за счет того, что в предлагаемое устройство введены соленоид, мембрана , расположенна  над соленоидом, источник эталонного напр жени  и управл емый источник посто нного тока, выход которого подключен к соленоиду, первый вход соединен с выходом источника эталонного напр жени , а второй - с выходом фильтра нижних частот, при этом соленоид установлен на нижнем основании упругого элемента, а ферромагнитный сердечник выполнен в виде цилиндрической подложки с тонкой магнитной пленкой, один конец которой жестко св зан с мембраной, а второй - с верхним основанием упругого элемента.This is achieved due to the fact that a solenoid is inserted into the device, a membrane located above the solenoid, a source of reference voltage and a controlled DC source, the output of which is connected to the solenoid, the first input is connected to the output of the reference voltage source, and the second is with the output of the low-pass filter, with the solenoid mounted on the lower base of the elastic element, and the ferromagnetic core is made in the form of a cylindrical substrate with a thin magnetic film, one end of which is rigidly connected with the meme wound, and the second - from the upper base of the elastic member.

На чертеже представлено описываемое устройство, содержащее упругий элемент I с верхним и нижним основани ми, ферромагнитный сердечник 2 с перемагничивающей 3 и измерительной 4 катушками, источник 5 переменного тока, подключенный к перемагничивающей катущке 3, и регистрирующую аппаратуру, включающую в себ  последовательно соединенные усилитель 6, фильтрThe drawing shows the described device, comprising an elastic element I with upper and lower bases, a ferromagnetic core 2 with a reversal 3 and a measuring 4 coils, an AC source 5 connected to a remagnetization coil 3, and a recording instrument including sequentially connected amplifier 6 filter

: а8ьвйг й1 Е Ш: г4 - :;г-Ейй.1с: a8vayg y1 E sh: g4 -:; Mr. Eyy.1s

7 верхних частот, Детектор 8 и фильтр 9 нижних частот. Вход усилител  соединен с измерительной катушкой 4. Кроме того, в устройстве имеютс  соленоид 10, установленнь 1Й на нижнем основании упругого элемента 1, мембрана 11, расположенна  над соленоидом 10, источник 12 эталонного напр жени  и управл емый источник 13 посто нного тока, вйход которого подключен к соленоиду 10, первый вход соединён с Sbixoдом источника 12, второй вход соединен с7 treble, Detector 8 and 9 low pass filter. The amplifier input is connected to the measuring coil 4. In addition, the device has a solenoid 10 installed 1Y on the lower base of the elastic element 1, a membrane 11 located above the solenoid 10, a source 12 of the reference voltage and a controlled source 13 of direct current, whose input connected to solenoid 10, the first input is connected to the source Sbixode 12, the second input is connected to

.-выходом фильтра 9. Ферромагнитный сердечник 2 выполнен в виде цилиндрической подложки с тонкой магнитной пленкой, одним концом жестко св зан с мембраной 11, а вторым - с верхним основанием упругого элемента 1.filter output 9. The ferromagnetic core 2 is made in the form of a cylindrical substrate with a thin magnetic film, one end of which is rigidly connected to the membrane 11, and the second end to the upper base of the elastic element 1.

Предположим, что измер емое усилие Р О . Источник переменного тока создает в ферромагнитном сердечнике 2 периодически измен ющеес  поле, сердечник перемагничиваетс , и в измерительной катушке 4 индуцируетс  ЭДС, поступающа  на вход усилител  6. Фильfp 7 уменьшает величину паразитной периодической помехи. Далее сигнал детектируетс  детектором 8 и сглажи вaeтc  фильтром 9. В источнике 13 посто нного тока предусмотрено сравнение напр жений . В частности, выходной ток источника пропорционален разности выходного напр жени  управл емого источника 12 посто нного тока и фильтра 9. При усилии Р О эталонное напр жение устанавливаетс  несколько большим напр жени  с выхода фильтра 9. Источник 13 посто нного тока при этом создает в соленоиде 10 токSuppose that the measured force P O. An alternating current source creates a periodically varying field in the ferromagnetic core 2, the core is re-magnetized, and an emf is applied to the input of the amplifier 6 in the measuring coil 4. The filter 7 reduces the magnitude of the parasitic periodic noise. The signal is then detected by the detector 8 and smoothed by a filter 9. The voltage source 13 provides for the comparison of voltages. In particular, the output current of the source is proportional to the difference in the output voltage of the controlled DC source 12 and the filter 9. With the force P O, the reference voltage is set at a slightly higher voltage from the output of the filter 9. In this case, the source 13 of the direct current creates in the solenoid 10 current

.определенной величины, мембрана 11 прит гиваетс , к соленоиду и в ферромагнитном сердечнике 2 создаетс  некоторое начальное усилие. Устройство находитс  в устойчивом состо нии, так как обратна  св зь отрицательна  (при увеличении напр жени  в ферромагнитном сердечнике 2 ЭДС на входе усилител  также возрастает). Of definite magnitude, the membrane 11 is attracted; a certain initial force is created in the solenoid and in the ferromagnetic core 2. The device is in a steady state, since the feedback is negative (with an increase in voltage in the ferromagnetic core 2, the EMF at the input of the amplifier also increases).

При Р э О верхнее основание упругого элемента 1 перемещаетс  относительно нижнего , вследствие чего напр жение в сердечнике уменьшаетс , а следовательно, уменьшаетс  и ЭДС на входе усилител . Последнее приводит к уменьшению напр жени  наWhen R e O, the upper base of the elastic element 1 moves relative to the lower one, as a result of which the voltage in the core decreases, and consequently, the emf at the input of the amplifier decreases. The latter leads to a decrease in voltage

- выходе фильтра 9 и далее - к увеличению- output of filter 9 and further - to increase

662826662826

йЬ1ходногр т6ка источника 13 посто нного тока. Ввиду увеличени  тока в соленоиде 10 мембрана прит гиваетс  к нему с возросшим усилием, увеличива  напр жение в ферромагнитном сердечнике 2. Процесс продолжаетс  до тех пор, пока напр жение в сердечнике не достигнет значени , близкого к напр жению при Р О, Таким образом, в данном устройстве сердечник практически  вл етс  элементом сравнени . Выполнение ферромагнитного сердечника в виде цилиндрической подложки с тонкой магнитной пленкой обеспечивает высокую чувствительность к механическим напр жени м.This is the current source 13 of the direct current. In view of the increase in current in the solenoid 10, the membrane is attracted to it with increased force, increasing the voltage in the ferromagnetic core 2. The process continues until the voltage in the core reaches a value close to the voltage at P O. In this device, the core is practically an element of comparison. Making the ferromagnetic core in the form of a cylindrical substrate with a thin magnetic film provides high sensitivity to mechanical stresses.

Claims (2)

1. Патент Франции № 2070246, кл. G 01 L 1/00, 1970.1. French Patent No. 2070246, cl. G 01 L 1/00, 1970. 2. Патент США № 3427872, 73-141 1969.2. US patent No. 3427872, 73-141 1969.