RU2102710C1

RU2102710C1 - Sensor for tensometric balance

Info

Publication number: RU2102710C1
Application number: RU96117936A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Синицин; Н.А. Шелепин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Инновационный центр новых технологий"
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1998-01-20

Abstract

FIELD: high-precision tensometric balances. SUBSTANCE: sensor has two elastic parallel members positioned one inside other, each having power arms joined with the aid of two restoring beams with thinning made in end sections of restoring beams of external parallelogram element, force-transmitting device and resistance strain gauges located on one of restoring beams of internal parallelogram element which power arms are manufactured with horizontal protrusions. One of protrusions is made fast in groove of first power arm of external parallelogram element, other protrusion is connected to its second power arm via power transmitting device that is fabricated in the form of Z-shaped rigid support which first flange is positioned in one horizontal plane with horizontal protrusion of first power arm of internal parallelogram element and is anchored in groove made in second power arm of external parallelogram element and of vertical belt 40.0-120.

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в высокоточных тензометрических весах, а также в качестве преобразователя механических величин (давления, перемещения, деформации, усилия), в электрический сигнал в различных системах контроля и управления технологическими процессами. The invention relates to the field of measuring equipment and can be used in high-precision tensometric scales, and also as a converter of mechanical quantities (pressure, displacement, deformation, force), into an electrical signal in various monitoring and control systems of technological processes.

В весовых системах широко используются датчики для измерения усилий при взвешивании с упругими параллелограммными элементами. Примером такого датчика является силоизмерительное устройство, описанное в заявке Франции N 2436373, кл. G 01 G 3/12, 1980. Известный датчик содержит два силовых плеча, соединенных двумя упругими балочками, и тензоретисторы, размещенные на утоненных участках упругих балочек. Такое выполнение датчика при использовании его в тензометрических весах приводит к появлению погрешностей взвешивания, связанных со смещением точки приложения измеряемого усилия (веса объекта) относительно ее номинального положения. In weighing systems, sensors are widely used to measure forces when weighing with elastic parallelogram elements. An example of such a sensor is a force measuring device described in the application of France N 2436373, CL. G 01 G 3/12, 1980. The known sensor contains two power arms connected by two elastic beams, and tensor resistors located on thinned sections of elastic beams. This embodiment of the sensor when used in a tensometric balance leads to the appearance of weighing errors associated with a shift in the point of application of the measured force (object weight) relative to its nominal position.

В патенте США N 4107985, кл. 73-141А, G 01 I 1/22, 1978 описан датчик для тезнометрических весов, содержащий упругий параллелограммный элемент, включающий два силовых плеча, соединенных тремя упругими балочками, и тензорезисторы, расположенные на средней упругой балочке. Размещение тензорезисторов вблизи нейтральной линии деформации параллелограммного элемента при воздействии момента от эксцентричного приложения нагрузки уменьшает погрешность взвешивания, но не устраняет ее полностью из-за конечности размеров средней упругой балочки, что делает это решение неприемлемым для высокоточных весов. In US patent N 4107985, CL. 73-141A, G 01 I 1/22, 1978 a sensor for tesometric scales is described comprising an elastic parallelogram element comprising two power arms connected by three elastic beams and strain gauges located on the middle elastic beam. Placing strain gauges near the neutral line of deformation of the parallelogram element under the action of a moment from an eccentric load application reduces the weighing error, but does not completely eliminate it due to the finite size of the middle elastic beam, which makes this solution unacceptable for high-precision scales.

Известен также датчик для тензометрических весов по патенту США N 4146100, кл. 177-211, 1979, содержащий упругий параллелограммный элемент, в котором имеются два силовых плеча и две пары упругих балочек. Одна пара упругих балочек размещена на периферии, а вторая в средней части параллелограммного элемента. В известной конструкции достигается уменьшение погрешности измерения усилия, связанной с эксцентричным приложением нагрузки, но она остается неприемлемо высокой для использования данной конструкции в высокоточных тензометрических весах. Also known is a sensor for tensometric scales according to US patent N 4146100, class. 177-211, 1979, containing an elastic parallelogram element in which there are two power arms and two pairs of elastic beams. One pair of elastic beams is placed on the periphery, and the second in the middle of the parallelogram element. In the known design, a reduction in the error in measuring the force associated with the eccentric application of the load is achieved, but it remains unacceptably high for using this design in high-precision tensometric scales.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является датчик для тензометрических весов, описанный в патенте США N 4196784, кл. 177-211, 1980. Датчик содержит два, размещенных один внутри другого упругих параллелограммных элемента, каждый из которых имеет силовые плечи, соединенные двумя упругими балочками с утонениями, выполненными на концевых участках упругих балочек внешнего параллелограммного элемента и одной из упругих балочек внутреннего параллелограммного элемента, силопередающее устройство и тензорезисторы, при этом первое силовое плечо внутреннего параллелограммного элемента жестко закреплено на первом неподвижном силовом плече внешнего параллалограммного элемента, а второе силовое плечо снабжено горизонтальным выступом, соединенным со вторым силовым плечом внешнего параллелограммного элемента через силопередающее устройство. Силопередающее устройство содержит шток и регулируемые точечные опоры в виде конусов. Работоспособность датчика достигается за счет создания предварительного усилия поджатия на штоке. Такое выполнение датчика, если не учитывать силы трения, должно исключить нагружение внутреннего параллелограмма моментом от эксцентричного приложения нагрузки и усилиями вдоль упругих балочек. Однако наличие трения в точечных опорах приводит к появлению в них тангенциальных контактных напряжений, усилий вдоль упругих балочек внутреннего параллелограммного элемента и гистерезиса при приложении и снятия нагрузки, что понижает точность взвешивания. При этом возникает неустранимое противоречие: для исключения возможных люфтов надо увеличить предварительное усилие поджатия на штоке, а для уменьшения влияния трения в точечных опорах на точность взвешивания необходимо нулевое усилие поджатия, что делает неприемлемой данную конструкцию для использования в высокоточных тензометрических весах. Данная конструкция также чувствительна к изменению температуры, так как при повышении температуры могут появиться дополнительные нагрузки или люфты, связанные с неравномерностью температурных деформаций штока и параллелограммной подвески. Конструкция также сложна в регулировке и чувствительна к вибрациям, особенно если они действуют перпендикулярно штоку. Closest to the claimed invention in terms of essential features is a sensor for strain gauge scales described in US patent N 4196784, CL. 177-211, 1980. The sensor comprises two elastic parallelogram elements placed one inside the other, each of which has power shoulders connected by two elastic beams with thinning made on the end sections of the elastic beams of the external parallelogram element and one of the elastic beams of the internal parallelogram element, a power transmitting device and strain gages, while the first power shoulder of the internal parallelogram element is rigidly fixed to the first stationary power shoulder of the external parallelogram element, and the second power arm is provided with a horizontal protrusion connected to the second power arm of the external parallelogram element through a power transmitting device. The power transmitting device comprises a rod and adjustable point supports in the form of cones. The performance of the sensor is achieved by creating a preliminary preload force on the rod. This embodiment of the sensor, if we do not take into account the friction forces, should exclude the loading of the internal parallelogram by the moment from the eccentric application of the load and by the forces along the elastic beams. However, the presence of friction in the point supports leads to the appearance of tangential contact stresses in them, forces along the elastic beams of the internal parallelogram element and hysteresis during application and removal of the load, which reduces the accuracy of weighing. In this case, an irreparable contradiction arises: to eliminate possible backlash, it is necessary to increase the preliminary preload force on the rod, and to reduce the influence of friction in point supports on the weighing accuracy, a zero preload force is necessary, which makes this design unacceptable for use in high-precision tensometric scales. This design is also sensitive to temperature changes, as with increasing temperature additional loads or backlash may appear due to the uneven temperature deformation of the rod and parallelogram suspension. The design is also difficult to adjust and sensitive to vibrations, especially if they act perpendicular to the stem.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание датчика для тензометрических весов с высокой точностью взвешивания за счет исключения погрешностей, связанных со смещением прилагаемого усилия (взвешиваемого объекта) от номинального положения относительно датчика. Дополнительной задачей изобретения является создание датчика для тензометрических весов с повышенной точностью взвешивания за счет уменьшения влияния изменения температуры и уменьшения влияния вибраций. The problem to which the invention is directed is to create a sensor for strain gauge scales with high weighing accuracy by eliminating errors associated with the displacement of the applied force (weighed object) from the nominal position relative to the sensor. An additional object of the invention is to provide a sensor for strain gauge scales with improved weighing accuracy by reducing the effects of temperature changes and reducing the effects of vibration.

Поставленные технические задачи решаются тем, что в известном датчике для тензометрических весов, содержащем два, размещенных один внутри другого упругих параллелограммных элемента, каждый из которых имеет силовые плечи, соединенные двумя упругими балочками с утонениями, выполненными на концевых участках упругих балочек внешнего параллелограммного элемента и одной из упругих балочек внутреннего параллелограммного элемента, силопередающее устройство и тензорезисторы, при этом первое силовое плечо внутреннего параллелограммного элемента жестко закреплено на первом неподвижном силовом плече внешнего параллелограммного элемента, а второе силовое плечо снабжено горизонтальным выступом, соединенным со вторым силовым плечом внешнего параллелограммного элемента через силопередающее устройство, согласно изобретению внутренний параллелограммный элемент и силопередабщее устройство выполнены за одно целое из монокристалла кремния с образованием моноблока, в котором первое силовое плечо внутреннего параллелограммного элемента выполнено с горизонтальным выступом для жесткого закрепления в пазу, выполненном в первом силовом плече внешнего параллелграммного элемента, а силопередающее устройство выполнено в виде Z-образной жесткой опоры, первая полка которой расположена в одной горизонтальной плоскости с горизонтальным выступом первого силового плеча внутреннего параллелограммного элемента и закреплена в пазу, выполненном во втором силовом плече внешнего параллелограммного элемента, и вертикальной ленты толщиной 40-120 мкм, соединяющей вторую полку жесткой опоры с горизонтальным выступом второго силового плеча внутреннего параллелограммного элемента. The stated technical problems are solved by the fact that in the known sensor for tensometric scales, containing two elastic parallelogram elements placed one inside the other, each of which has power shoulders connected by two elastic beams with thinning made on the end sections of the elastic beams of the external parallelogram element and one from elastic beams of the internal parallelogram element, a power transmitting device and strain gauges, while the first power arm of the internal parallelogram element the ment is rigidly fixed to the first stationary power shoulder of the external parallelogram element, and the second power shoulder is provided with a horizontal protrusion connected to the second power shoulder of the external parallelogram element through the power transmitting device, according to the invention, the internal parallelogram element and the power transfer device are made in one piece from a silicon single crystal with the formation of a monoblock in which the first power shoulder of the inner parallelogram element is made with a horizontal protrusion d For rigid fixing in the groove made in the first power shoulder of the external parallelogram element, and the power transmitting device is made in the form of a Z-shaped rigid support, the first shelf of which is located in the same horizontal plane with the horizontal protrusion of the first power shoulder of the internal parallelogram element and is fixed in the groove made in the second power shoulder of the external parallelogram element, and a vertical tape 40-120 μm thick, connecting the second shelf of the rigid support with the horizontal protrusion of the second power shoulder of the internal parallelogram element.

Кроме этого, тензорезисторы могут быть размещены на утонениях одной из упругих балочек внутреннего параллелограммного элемента. In addition, strain gages can be placed on the thinning of one of the elastic beams of the internal parallelogram element.

Во внутренней параллелограммный элемент может быть введена дополнительная упругая балочка из монокристаллического кремния, закрепленная на торцах его силовых плеч, на которой размещены тензорезисторы. In the internal parallelogram element, an additional elastic beam of single-crystal silicon can be introduced, fixed at the ends of its power arms, on which strain gages are placed.

Во внешнем параллелограммном элементе толщина одной из упругих балочек в зоне утонения, прилегающей к неподвижному силовому плечу, мсожет быть меньше толщины упругих балочек в других зонах утонения на 1-5%
В заявляемом датчике обеспечивается передача на внутренний параллелограммный элемент измеряемого усилия и исключается возможность передачи изгибающих моментов и продольных усилий, так как вертикальная лента силопередающего устройства в заявленном диапазоне изменения ее толщины имеет малую поперечную жесткость подвески и не передает никаких поперечных усилий, а также исключает возникновение в ней автоколебаний, что повышает точность взвешивания. Выполнение силопередающего устройства и внутреннего параллелограмма за одно целое исключает появление люфтов и гистерезиса в точках соединения ленты с полкой жесткой опоры и выступом на силовом плече внутреннего параллелограммного элемента. Выполнение силопередающего устройства и внутреннего параллелограммного элемента из монокристаллического кремния обеспечивает однородность материала всех элементов моноблока и уменьшает температурные погрешности взвешивания. Моноблок также обеспечивает единство характеристик всего узла, что уменьшает влияние изменения температуры на точность взвешивания. Выполнение первого силового плеча внутреннего параллелограммного элемента с горизонтальным выступом, расположенным в одной плоскости с первой полкой жесткой опоры, упрощает изготовление и настройку датчика, так как указанные горизонтальный выступ и полку опоры можно использовать как базовые поверхности при обработке и сборке датчика. Кроме этого, размещение их в одной горизонтальной плоскости снижает температурные погрешности взвешивания, вызванные разностью коэффициентов температурного расширения материалов параллелограммных элементов.In an external parallelogram element, the thickness of one of the elastic beams in the thinning zone adjacent to the stationary power shoulder can be 1-5% less than the thickness of the elastic beams in other thinning zones
The inventive sensor provides transmission to the internal parallelogram element of the measured force and excludes the possibility of transmitting bending moments and longitudinal forces, since the vertical tape of the power transmitting device in the claimed range of variation of its thickness has a small transverse stiffness of the suspension and does not transmit any transverse forces, and also eliminates the occurrence of self-oscillations, which increases the accuracy of weighing. The implementation of the power-transmitting device and the internal parallelogram in one piece eliminates the appearance of backlash and hysteresis at the points of connection of the tape with the shelf of the rigid support and the protrusion on the power shoulder of the internal parallelogram element. The implementation of the power-transmitting device and the internal parallelogram element of single-crystal silicon ensures the uniformity of the material of all the elements of the monoblock and reduces the temperature errors of weighing. The monoblock also provides unity of characteristics of the entire unit, which reduces the effect of temperature changes on the accuracy of weighing. The implementation of the first power shoulder of the internal parallelogram element with a horizontal protrusion located in the same plane as the first shelf of the rigid support simplifies the manufacture and configuration of the sensor, since the specified horizontal protrusion and the support shelf can be used as base surfaces during processing and assembly of the sensor. In addition, placing them in one horizontal plane reduces the temperature errors of weighing caused by the difference in the coefficients of thermal expansion of materials of parallelogram elements.

Введение во внутренний параллелограммный элемент дополнительной упругой балочки из монокристаллического кремния, закрепленной на торцах силовых плеч, и размещение на ней тензорезисторов повышает технологичность датчика, так как наиболее уязвимый с точки зрения технологии элемент датчика (упругая балочка с тензорезисторами) может быть изготовлена и проверена отдельно от остальных элементов моноблока. The introduction into the internal parallelogram element of an additional elastic beam of single-crystal silicon, mounted on the ends of the power arms, and the placement of strain gauges on it increases the manufacturability of the sensor, since the sensor element most vulnerable from the point of view of technology (elastic beam with strain gauges) can be manufactured and tested separately from other monoblock elements.

Уменьшение на 1-5% толщины в зоне утонения одной из балочек внешнего параллелограммного элемента, прилегающей к его неподвижному силовому плечу, по сравнению с толщиной балочек в других зонах утонения обеспечивает дополнительное повышение точности взвешивания, так как приводит к уменьшению влияния смещения измеряемого усилия (веса) от номинального положения. A 1-5% reduction in the thickness in the thinning zone of one of the beams of the external parallelogram element adjacent to its fixed power shoulder, compared with the thickness of the beams in other zones of thinning, provides an additional increase in the weighing accuracy, since it reduces the influence of the measured force shift (weight ) from the nominal position.

Технический результат от использования изобретения заключается в уменьшении погрешности взвешивания. The technical result from the use of the invention is to reduce the weighing error.

На фиг. 1 и 2 изображены два примера выполнения предлагаемого датчика, общий вид; на фиг. 3 показано место А на фиг. 1 в увеличенном масштабе; на фиг. А показан разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 разрез В-В на фиг. 1 в увеличенном масштабе. In FIG. 1 and 2 depict two examples of the proposed sensor, a General view; in FIG. 3 shows location A in FIG. 1 on an enlarged scale; in FIG. A shows a section BB in FIG. one; in FIG. 5 is a section BB of FIG. 1 on an enlarged scale.

Датчик содержит (см. фиг.1 ) два, размещенных один внутри другого, упругих параллелограммных элемента 1и 2. Внешний параллелограммный элемент 1 имеет силовые плечи 3 и 4, соединенные упругими балочками 5 и 6 с утоненями 7-10 на концевых участках, образующими упругие шарниры. Балочка 6 в зоне утонения 9 выполнена с толщиной b₁ на 30% меньше толщины b₂ балочек 5 и 6 в зонах утонения 7, 8 и 10. В силовых плечах 3 и 4 выполнены прямоугольные пазы 11 и 12, расположенные в одной горизонтальной плоскости. Внутренний параллелограммный элемент 2, являющийся чувствительным элементом датчика, имеет силовые плечи 13 и 14 с горизонтальными выступами 15 и 16. Силовые плечи 13 и 14 соединены между собой упругими балочками 17, 18 и 19, последняя из которых выполнена с утоненяими 20 на концевых участках, образующими упругие шарниры. Выступ 15 силового плеча 13 внутреннего параллелограммного элемента 2 установлен в пазу 11 силового плеча 3 внешнего параллелограммного элемента 1 с зазором относительно торцевой стенки паза и приклеен по верхней и нижней поверхностям, а выступ 16 силового плеча 14 внутреннего параллелограммного элемента 2 соединен с силовым плечом 4 внешнего параллелограммного элемента 1 через силопередающее устройство 21, выполненное в виде Z-образной жесткой опоры 22, полка 23 которой закреплена в пазу 12 силового плеча 4 внешнего параллелограммного элемента 1 аналогично прямоугольному выступу 15, и вертикальной ленты 24 с толщиной b₃=90 мкм, соединяющей полку 25 опоры 22 с выступом 16 силового плеча 14 внутреннего параллелограммного элемента 2.The sensor contains (see Fig. 1) two, placed inside one another, elastic parallelogram elements 1 and 2. The external parallelogram element 1 has power arms 3 and 4 connected by elastic beams 5 and 6 with thinning 7-10 at the end sections forming elastic hinges. The beam 6 in the thinning zone 9 is made with a thickness b ₁ 30% less than the thickness b _{2 of the} rolls 5 and 6 in the thinning zones 7, 8 and 10. In the power arms 3 and 4, rectangular grooves 11 and 12 are made, located in one horizontal plane. The inner parallelogram element 2, which is a sensitive element of the sensor, has power arms 13 and 14 with horizontal protrusions 15 and 16. Power arms 13 and 14 are interconnected by elastic beams 17, 18 and 19, the last of which is made with thinning 20 at the end sections, forming elastic hinges. The protrusion 15 of the power arm 13 of the internal parallelogram element 2 is installed in the groove 11 of the power arm 3 of the external parallelogram element 1 with a gap relative to the end wall of the groove and is glued on the upper and lower surfaces, and the protrusion 16 of the power arm 14 of the internal parallelogram element 2 is connected to the power arm 4 of the external parallelogram element 1 through a power transmitting device 21, made in the form of a Z-shaped rigid support 22, the shelf 23 of which is fixed in the groove 12 of the power arm 4 of the external parallelogram element 1 a tax-rectangular protrusion 15, and a vertical tape 24 with a thickness b ₃ = 90 μm, connecting the shelf 25 of the support 22 with the protrusion 16 of the power arm 14 of the inner parallelogram element 2.

Элементы силопередающего устройства 21 и внутреннего параллелограммного элемента 2 (опора 22 с полками 23 и 25, лента 24, силовые плечи 13 и 14 с выступами 15 и 16, упругие балочки 17 и18) выполнены за одно целое из пластины из монокристаллического кремния с расположением выступа 15 и полки 23 в одной плоскости. На торцах силовых плеч 13 и 14 закреплена с помощью клея упругая балочка 19, изготовленная из монокристаллического кремния с диффузионным и тензорезисторами 26-29 на нагруженных поверхностях в зоне утонений 20 (фиг. 3). Силовое плечо 3 внешнего параллелограмма 1 крепится на основании тензометрических весов и остается неподвижным в процессе взвешивания. На силовом плече 4 крепится весовая платформа (на чертеже показано условно) и оно перемещается в процессе взвешивания при приложении нагрузки, при этом лента 24 все время остается в натянутом положении. В силовых плечах 3 и 4 выполнены встречно направленные поперечные вертикальные прорези 30, ограничивающие измерительную зону датчика. Тензорезисторы 26-29 соединены в мост Уинстона. Одна из диагоналей моста Уинстона подключается к источнику стабилизированного питания, а другая диагональ к измерительно-информационному блока (на чертеже не показано). Elements of the power-transmitting device 21 and the internal parallelogram element 2 (support 22 with shelves 23 and 25, tape 24, power arms 13 and 14 with protrusions 15 and 16, elastic beams 17 and 18) are made in one piece from a single-crystal silicon wafer with a protrusion 15 and shelves 23 in one plane. At the ends of the power arms 13 and 14, an elastic beam 19 made of monocrystalline silicon with diffusion and strain gauges 26-29 on loaded surfaces in the thinning zone 20 is fixed with glue using glue (Fig. 3). The power arm 3 of the external parallelogram 1 is mounted on the basis of tensometric scales and remains stationary during weighing. A weight platform is mounted on the power arm 4 (conventionally shown in the drawing) and it moves during the weighing process when a load is applied, while the tape 24 remains in a tense position all the time. In the power arms 3 and 4, counter-directed transverse vertical slots 30 are made, limiting the measuring zone of the sensor. Strain gages 26-29 are connected to the Winston bridge. One of the diagonals of the Winston bridge is connected to a stabilized power supply, and the other diagonal to the measuring and information unit (not shown in the drawing).

Предлагаемый датчик работает скудеющим образом. The proposed sensor operates in a scanty manner.

При нагружении датчика силой P силовое плечо 4 внешнего параллелограммного элемента 1 перемещается в направлении действия указанной силы. Это перемещение через опору 22 и вертикальную ленту 24 передается на силовое плечо 14 внутреннего параллелограммного элемента 2. Силовое плечо 13 внутреннего параллелограмма 2 остается неподвижным, так как оно закреплено в неподвижном силовом плече 3 внешнего параллелограммного элемента 1. Перемещение силового плеча 14 вызывает деформация упругих балочек 17, 18 и 19. На тензорезисторы 26-29 воздействуют механические напряжения от изгиба, пропорциональные приложенной силе, причем на парах тензорезисторов 26, 27 и 28, 29 изгибные напряжения имеют разный знак. Тензорезисторы изменяют свое сопротивление, происходит разбаланс моста Уинстона и на его измерительной диагонали возникает напряжение, измеряемое информационно-измерительным блоком. При смещении груза на весовой платформе относительно номинального положения на внешнем параллелограммном элементе 1 возникают дополнительные изгибающие моменты, однако они не передаются на внутреннюю параллелограммный элемент 2, так как лента 24 не передает никаких поперечных усилий. Малая толщина ленты 24 гарантирует, что изгибы в точках крепления ленты к полке 25 и выступу 16 при относительных горизонтальных перемещениях параллелограммных элементом не окажут существенного влияния на точность измерений. Наличие в балочке 6 зоны утонения 9, выполненной с толщиной на 3% меньше толщины упругих балочек 5 и 6 в зонах утонения 7, 8 и 10, способствует повышению точности взвешивания, так как приводит к уменьшению влияния смещения взвешиваемого груза на весовой платформе от номинального положения. Наличие в силовых плечах 3 и 4 встречно направленных поперечных вертикальных прорезей 30 обеспечивает независимость деформации измерительной зоны датчика от условий крепления датчика к основанию тензометрических весов и весовой платформе. When the sensor is loaded with a force P, the power arm 4 of the external parallelogram element 1 moves in the direction of action of the indicated force. This movement through the support 22 and the vertical tape 24 is transmitted to the power shoulder 14 of the internal parallelogram element 2. The power shoulder 13 of the internal parallelogram 2 remains stationary, since it is fixed in the stationary power shoulder 3 of the external parallelogram element 1. The movement of the power shoulder 14 causes deformation of the elastic beams 17, 18 and 19. The strain gauges 26-29 are affected by bending stresses proportional to the applied force, and on the pairs of strain gauges 26, 27 and 28, 29, the bending stresses are different nak. Strain gages change their resistance, an imbalance of the Winston bridge occurs, and voltage arises on its measuring diagonal, measured by the information-measuring unit. When the load is displaced on the weighing platform relative to the nominal position on the external parallelogram element 1, additional bending moments occur, however, they are not transmitted to the internal parallelogram element 2, since the tape 24 does not transmit any lateral forces. The small thickness of the tape 24 ensures that the bends at the points of attachment of the tape to the shelf 25 and the protrusion 16 with relative horizontal movements of the parallelogram element will not significantly affect the accuracy of the measurements. The presence in the beam 6 of the thinning zone 9, made with a thickness 3% less than the thickness of the elastic beams 5 and 6 in the thinning zones 7, 8 and 10, improves the accuracy of weighing, as it reduces the effect of the offset of the weighed load on the weighing platform from the nominal position . The presence in the power arms 3 and 4 of counter-directed transverse vertical slots 30 ensures that the deformation of the measuring zone of the sensor is independent of the conditions for mounting the sensor to the base of the strain gauge and the weighing platform.

Второй пример выполнения отличается от первого тем, что на основании тензометрических весов неподвижно закреплено силовое плечо 4 внешнего параллелограммного элемента 1, а взвешиваемое усилие воздействует на силовое плечо 3. The second exemplary embodiment differs from the first in that, based on the tensometric weights, the power arm 4 of the external parallelogram element 1 is fixedly fixed, and the weighed force acts on the power arm 3.

При нагружении датчика силой P силовое плечо 3 внешнего параллелограммного элемента 1 перемещается в направлении действия указанной силы. Это перемещение передается на силовое плечо 13 внутреннего параллеограмма 2. Перемещению силового плеча 14 препятствует вертикальная лента 24, что вызывает деформацию упругих балочек 17, 18 и 19. В остальном работа датчика совпадает с описанием в первом примере. When the sensor is loaded with a force P, the power arm 3 of the external parallelogram element 1 moves in the direction of action of the indicated force. This movement is transmitted to the power shoulder 13 of the inner parallelogram 2. The movement of the power shoulder 14 is impeded by the vertical tape 24, which causes the deformation of the elastic beams 17, 18 and 19. Otherwise, the operation of the sensor coincides with the description in the first example.

Claims

1. The sensor for tensometric scales, containing two elastic parallelogram elements placed one inside the other, each of which has power shoulders connected by two elastic beams with thinning, made at the end sections of the elastic beams of the external parallelogram element and one of the elastic beams of the internal parallelogram element, device and strain gauges, while the first power shoulder of the internal parallelogram element is rigidly fixed to the first stationary power shoulder in external parallelogram element, and the second power shoulder is provided with a horizontal protrusion connected to the second power shoulder of the external parallelogram element through a power transmitting device, characterized in that the internal parallelogram element and power transmitting device are made in one piece from a silicon single crystal with the formation of a monoblock, in which the first power shoulder the internal parallelogram element is made with a horizontal protrusion for rigid fixing in the groove made in the first power plate than the external parallelogram element, and the power transmitting device is made in the form of a Z-shaped rigid support, the first shelf of which is located in the same horizontal plane with the horizontal protrusion of the first power shoulder of the internal parallelogram element and is fixed in the groove made in the second power shoulder of the external parallelogram element, and vertical 40 to 120 microns thick tape connecting the second shelf of the rigid support with the horizontal protrusion of the second power shoulder of the internal parallelogram element.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that the strain gauges are placed on the thinning of one of the elastic beams of the inner parallelogram element.

3. The sensor according to claim 1, characterized in that an additional elastic beam of monocrystalline silicon is inserted into the internal parallelogram element, fixed at the ends of its power arms, on which strain gages are placed.

4. The sensor according to any one of paragraphs. 1 3, characterized in that in the external parallelogram element, the thickness of one of the elastic beams in the thinning zone adjacent to its fixed power shoulder is less than the thickness of the elastic beams in other thinning zones by 1 5%