Тензорезисторный датчик силы

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсник

Социалистических

Республик

gi>994937 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 1б.10. 79 (21} 2827979/18-10 с присоединением заявки ¹â€”

{23) Приоритет—

Опубликовано 07.02.83. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 0702ВЗ

Р М g+ з

G О I 1. 1j22

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

f53) УДК 5З1.781 (088. 8) ) " =-»»»

А.A,Цывин, В.А.Годзиковскнй, М.М.Парфенов., А.Р-.Яенрракнй, = .

Л.М.Кузнецов и С.С.Зверев

1;

Научно-исследовательский и конструкторский ., институт испытательных машин, приборов„ и средств измерения масс (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ТЕНЭОРЕЭИСТОРНЫЙ ДАТЧИК СИЛЫ

Изобретение относится к снлоизмерительной технике.

Известен датчик с тензорезисторами, размещенными в зонах равномерных деформаций, получаемых за счет применения в качестве балок консолей равного сопротивления изгибу (1 ).

Недостатками этого датчика являются сложность изготовления и значительные габаритные размеры на нагрузки 5-10 тс.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является силоизмерительный датчик, содержащий упругий элемент, выполненный в виде двух жестко соединенных по концам балок, на поверхностях которых расположен мост тензорезисторов (2).

Недостаток известного датчика-за - ключается в том, что технология изготовления его достаточно сложна.

Цель изобретения — упрощение технологии изготовления.

Указанная цель достигается тем, что мост тензорезисторов выполнен в форме замкнутой рамки и расположен на боковой поверхности упругого элемента, при этом мост содержит две низкоомные перемычки, размещенные на недеформируемых участках боковой позерхности упругого элемента, а продольные оси тензорезисторов расположены параллельно продольным осям балок.

На Фиг.1 показан датчик-с мостом тензорезисторов в Форме рамки, расположенной вдоль внутренней границы боковой поверхности, вид спереди, на фиг.2 — датчик с рамкой, расположенной вдоль наружной границы боковой поверхности, общий вид; на фиг.3— схема нагружения одной из балок сосредоточенной нагрузкой и эпюра изгибающих напряжений по длине балОк.

Тензорезисторный датчик силы содержит упругий элемент, например, из полупроводникового кремния и-типа проводимости, выполненный в вида двух балок 1,2 равного сечения, жестко соединенных по концам. На боковой поверхности упругого элемента расположен мост, состоящий иэ четырех (R<,й 2,R,R<) тензорезисторов, выполнейный в форме замкнутой рамки 3 из . полупроводникового кремния р-типа проводимости. Продольные оси. тензорезисторов расположены параллельно про,дольным осям балок вдоль внутренней или наружной границы боковой поверхности. К контактным площадкам 4, выполненным заодно целое с тензорезис994937 торами, присоединены электрические выводы 5. Мост тензорезисторов содержит две низкоомные перемычки 6, размещенные на недеформируемых участках боковой поверхности упругого элемента.

Датчик работает следующим образом.

При воздействии измеряемого усилия

F в балках возникают знакопеременные поля деформации, при этом транзисторы, расположенные в соседних плечах ц моста, воспринимают деформацию разного знака, а контактные площадки,расположенные в зонах изменения знака деформации. (где значения деформаций близки к нулю), имеют минимальную ползучесть. Мост тензорезисторов преобразует деформацию в электрический сигнал, пропорциональный измеряемому усилию F, который далее поступает на вторичный прибор.

Силоизмерительный датчик позволяет за счет расположения моста тензорезисторов на боковой поверхности упругого элемента и выполнения моста тензорезисторов в форме замкнутой рамки значительно упростить технологию изготовления датчиков и использовать групповые методы, Групповые методы изготовления позволяют повысить качество, воспроизводимость метрологических характеристик и надежность датчиков.

Формула изобретения

Тензорезисторный датчик силы, со- держащий упругий элемент, выполненный в виде двух жестко соединенных по концам балок, на поверхностях которых расположен мост тензорезисторов отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления, мост тензорезисторов выполнен в форме замкнутой рамки и расположен на бокОвой поверхности упругого элемента, при этом мост содержит две низкоомные перемычки, размещенные на недеформируемых участках боковой псверхности упругого элемента, а продольные оси тензорезисторов расположены параллельно продольным осям балок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Годзиковский В,A. Упругие элементы тензорезисторных датчиков силы. M. 1976, с. 26-27, рис. 10 г

2. Авторское свидетельство СССР

Р 189186, кл. G 01 L 1/22, 22.07,65 (прототип), 994937

Sin -ТИ визг

Составитель Л.Кожевникова

Редактор В.Лазаренко Техред N.Êîøòóðà

Корректор С-.Шекмар

Заказ 628/2б Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Гбсударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4