[go: up one dir, main page]

RU2488771C2 - Strain gauge - Google Patents

Strain gauge Download PDF

Info

Publication number
RU2488771C2
RU2488771C2 RU2010118165/28A RU2010118165A RU2488771C2 RU 2488771 C2 RU2488771 C2 RU 2488771C2 RU 2010118165/28 A RU2010118165/28 A RU 2010118165/28A RU 2010118165 A RU2010118165 A RU 2010118165A RU 2488771 C2 RU2488771 C2 RU 2488771C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bridge
load
strain gauge
electronic circuit
light
Prior art date
Application number
RU2010118165/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010118165A (en
Inventor
Михаил Вячеславович Аникин
Виктор Евгеньевич Ануфриев
Николай Васильевич Черданцев
Вильгельм Теобальдович Преслер
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт угля Сибирского отделения РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт угля Сибирского отделения РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт угля Сибирского отделения РАН
Priority to RU2010118165/28A priority Critical patent/RU2488771C2/en
Publication of RU2010118165A publication Critical patent/RU2010118165A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2488771C2 publication Critical patent/RU2488771C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Measurement Of Force In General (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: strain gauge is proposed, which includes a housing in the form of a sleeve with a central hole, on outside surface of which and on the plate from the same material there arranged are active and compensation resistance strain gauges, which are connected to each other as per a bridge diagram, the arms of which have equal electric resistances, a protective casing, in addition, it is equipped with an independent power supply, a set of light-emitting diodes included in composition of the electronic circuit that connects to the network this or that light-emitting diode of the set depending on the bridge resistance. In addition, the electronic circuit includes a Wheatstone bridge consisting of strain gauges, an instrument amplifier, a unit of comparators, a setting device, an indication unit, a timer feeding device, by means of which ignition of a light-emitting diode from the indication unit is provided, which corresponds to load interval.
EFFECT: providing visual monitoring of load on anchors by means of independent sensors that do not require a secondary instrument, functioning in the monitoring network without loss of a function of visual monitoring.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, в частности к приборам измерения проявления горного давления, а именно к датчикам для измерения натяжения анкера.The invention relates to mining, in particular to instruments for measuring the manifestation of rock pressure, and in particular to sensors for measuring the tension of the anchor.

Известен [1] динамометр для измерения нагрузок на крепь горных выработок, состоящий из верхней и нижней крышек, втулки, тарельчатой пружины, резиновых прокладок. Для дистанционного измерения деформаций тарельчатых пружин он снабжен фотоэлементом.Known [1] a dynamometer for measuring the loads on the lining of mine workings, consisting of upper and lower covers, bushings, cup spring, rubber gaskets. For remote measurement of plate spring deformations, it is equipped with a photocell.

Основной недостаток таких динамометров состоит в неустойчивости деформационной характеристики тарельчатой пружины в процессе измерения, обусловленной влиянием формы в процессе термозакалки и значительной чувствительностью к незначительному изменению температуры.The main disadvantage of such dynamometers is the instability of the deformation characteristics of the Belleville spring during the measurement process, due to the influence of the shape during thermal quenching and significant sensitivity to a slight temperature change.

Известно [2] устройство контроля натяжения анкера, состоящее из двух опорных шайб и расположенного между ними элемента податливости. В тело элемента податливости встроена капсула, в полости которой установлена система протарированных подвижных контактов, соединенных с радиопередатчиком.It is known [2] an anchor tension control device consisting of two support washers and a compliance element located between them. A capsule is built into the body of the compliance element, in the cavity of which a system of stripped movable contacts connected to a radio transmitter is installed.

Недостаток устройства состоит в том, что его трудно совместить с единой системой мониторинговой сети контроля содержания газа метана, состояния анкерной крепи и приконтурного массива. Кроме того, упругий податливый элемент, например, из вакуумной резины не имеет устойчивой по времени нагрузочной характеристики из-за старения резины, а также из-за внецентренного сжатия ее.The disadvantage of the device is that it is difficult to combine with a single monitoring network system for monitoring the methane gas content, the condition of the anchor support and the edge array. In addition, an elastic malleable element, for example, of vacuum rubber does not have a time-stable load characteristic due to aging of the rubber, as well as due to its eccentric compression.

Наиболее близким аналогом по технической устойчивости является [3] тензометрический датчик, включающий корпус с центральным отверстием и фланцами на торцах, с внешней стороны которого размещены активные и компенсационные тензорезисторы, соединенные между собой по мостовой схеме, плечи которой имеют равные электрические сопротивления.The closest analogue in technical stability is [3] a strain gauge sensor, which includes a housing with a central hole and flanges at the ends, on the outside of which active and compensation strain gages are connected, connected by a bridge circuit, the shoulders of which have equal electrical resistance.

Основной недостаток датчика состоит в том, что он не может работать без вторичного прибора в автономном режиме.The main disadvantage of the sensor is that it cannot work without a secondary device in offline mode.

Целью предлагаемого изобретения является создание датчика тензометрического, способного функционировать в автономном режиме.The aim of the invention is the creation of a strain gauge capable of functioning in standalone mode.

Для достижения указанной цели датчик тензометрический включает корпус в виде втулки с центральным отверстием, на внешней поверхности которой и на пластине из этого же материала размещены активные и компенсационные тензорезисторы, соединены между собой по мостовой схеме, плечи которой имеют равные электрические сопротивления, кожух.To achieve this goal, the strain gauge sensor includes a housing in the form of a sleeve with a central hole, on the outer surface of which and on a plate of the same material active and compensating strain gages are placed, interconnected by a bridge circuit, the shoulders of which have equal electrical resistance, a casing.

Отличием является то, что датчик тензометрический дополнительно снабжен автономным источником питания, набором светодиодов, включенными в состав электронной схемы, которая подсоединяет к сети тот или иной светодиод из набора в зависимости от сопротивления моста. Электронная схема включает мост Уитстона из тензодатчиков, инструментальный усилитель, блок компараторов, задающее устройство, посредством которых обеспечивает зажигание светодиода из блока индикации, соответствующего интервалу нагрузки.The difference is that the strain gauge sensor is additionally equipped with an autonomous power source, a set of LEDs included in the electronic circuit, which connects one or another LED from the set to the network, depending on the bridge resistance. The electronic circuit includes a Wheatstone bridge of load cells, an instrumental amplifier, a comparator unit, a master device, by means of which it provides ignition of the LED from the display unit corresponding to the load interval.

Таким образом, введенные признаки решают проблему визуального контроля нагрузки на анкеры посредством автономных датчиков, не требующих вторичного прибора. Данный тензометрический датчик может функционировать также в сети мониторинга без потери функции визуального контроля.Thus, the introduced features solve the problem of visual monitoring of the load on the anchors by means of autonomous sensors that do not require a secondary device. This strain gauge sensor can also function in the monitoring network without losing the visual control function.

Сущность предложения поясняется чертежами.The essence of the proposal is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлен осевой разрез датчика тензометрического.Figure 1 presents an axial section of the strain gauge sensor.

На фиг.2 - разрез 1-1 фиг.1.Figure 2 is a section 1-1 of figure 1.

На фиг.3 представлена электронная блок схема датчика тензометрического.Figure 3 presents the electronic block diagram of the strain gauge sensor.

Датчик тензометрический включает втулку 1 с фланцами и осевым отверстием под анкер. Пространство между фланцами и втулкой ограждает кожух 2. На внешней поверхности втулки 1 установлены активные плечи 3 моста Уитстона. Компенсационные плечи 4 расположены на пластинке 5, выполненной из этого же материала, что и стальная втулка 1. Между фланцами втулки 1 расположены источники питания 6 с контактными подложками 7 и 8. Подложки 8 установлены на крышках 9, которые перекрывают отверстия в гнездах нижнего фланца втулки 1, через которые устанавливаются источники питания 6. Подложки 7 и 8 являются контактными пластинами, между которыми устанавливают источники питания 6. Между фланцами втулки 1 установлены стойки - платы 10, на которых смонтированы наборы светодиодов 11. В кожухе 2 напротив светодиодов 11 разделаны окна 12. В окнах 12 могут быть вставлены, например, непосредственно светодиоды или кварцевые стекла, через которые осуществляется индикация света от светодиодов (фиг.2). Плата 13 электронной схемы размещена в зазоре между втулкой 1 и кожухом 2 и между фланцами. Электронная схема (фиг.3) включает мост 14 Уитстона, инструментальный усилитель 15, блок компараторов 16, задающее устройство 17, блок индикации 18 со светодиодами, таймерно-питающее устройство 19 с источниками питания 6.The strain gauge sensor includes a sleeve 1 with flanges and an axial hole for the anchor. The space between the flanges and the sleeve encloses the casing 2. On the outer surface of the sleeve 1 mounted active shoulders 3 of the Wheatstone bridge. The compensation arms 4 are located on a plate 5 made of the same material as the steel sleeve 1. Between the flanges of the sleeve 1 there are power supplies 6 with contact substrates 7 and 8. The substrates 8 are mounted on the covers 9, which cover the holes in the sockets of the lower flange of the sleeve 1, through which power supplies are installed 6. Substrates 7 and 8 are contact plates, between which power supplies are installed 6. Between the flanges of sleeve 1, racks are installed - boards 10, on which sets of LEDs 11 are mounted. the window 2 is cut off against the LEDs 11. The windows 12 can be inserted in the windows 12, for example, directly LEDs or quartz glasses through which light from the LEDs is indicated (FIG. 2). The circuit board 13 of the electronic circuit is located in the gap between the sleeve 1 and the casing 2 and between the flanges. The electronic circuit (Fig. 3) includes a Wheatstone bridge 14, a tool amplifier 15, a comparator unit 16, a driver 17, an indication unit 18 with LEDs, a timer-power device 19 with power sources 6.

Для подсоединения к датчику мониторинговой сети кожух 2 датчика снабжен штепсельным разъемом 20.To connect to the sensor of the monitoring network, the casing 2 of the sensor is equipped with a plug connector 20.

Втулка 1 размещена осевым отверстием на анкере между гайкой и опорным элементом анкера, которые формируют нагрузку на торцы втулки 1 (фиг.1).The sleeve 1 is placed an axial hole on the anchor between the nut and the supporting element of the anchor, which form a load on the ends of the sleeve 1 (figure 1).

Изменение нагрузки вызывает изменение электрического сопротивления моста 14. Мост тензорезисторов 14 обеспечивает линейное изменение напряжения на выходе в некотором диапазоне, в зависимости от нагрузки на втулку 1 датчика.A change in the load causes a change in the electrical resistance of the bridge 14. The bridge of the strain gages 14 provides a linear change in the output voltage in a certain range, depending on the load on the sensor sleeve 1.

Инструментальный усилитель 15 предназначен для усиления сигнала и приведения его к некоторому стандартному значению. Нормированный сигнал подается на вход блока компараторов 16. На другие входы блока компараторов подаются с задающего устройства 17 опорные напряжения, задающие пороги переключения отдельных компараторов блока.Instrumentation amplifier 15 is designed to amplify the signal and bring it to some standard value. The normalized signal is fed to the input of the comparator unit 16. The reference voltages that specify the switching thresholds of the individual unit comparators are supplied to the other inputs of the comparator unit.

Задающее устройство 17 вырабатывает опорные напряжения для блока компараторов 16. Эти напряжения создают закон измерения (линейный, логарифмический и др.) и интервалы переключения как равномерные, так и не равномерные. Это обеспечивает более обширную сферу применения датчика. Например, контрольному датчику достаточно двух порогов переключения, соответствующим трем состояниям исследуемого объекта:The master 17 generates reference voltages for the block of comparators 16. These voltages create a measurement law (linear, logarithmic, etc.) and switching intervals both uniform and non-uniform. This provides a wider scope for the sensor. For example, two switching thresholds corresponding to the three states of the object under study are sufficient for the control sensor:

- Нагрузка ниже нормы- Load below normal

- Нагрузка в норме- The load is normal

- Нагрузка выше нормы.- The load is above normal.

При переключении одного из компараторов блока компараторов 16 обеспечивается зажигание одного или нескольких светодиодов 11 блока индикации 18.When you switch one of the comparators of the comparator unit 16, one or more LEDs 11 of the display unit 18 are ignited.

Таймерно-питающее устройство 19 обеспечивает стабильное питание измерительного моста, инструментального усилителя 15 и задающего устройства 17. Для длительной работы электронной схемы от автономного источника питания 6, таймерно-питающее устройство 19 обеспечивает повторно-кратковременную подачу напряжения на блоки компараторов 16 и индикаторов 18.The timer-supply device 19 provides stable power to the measuring bridge, the instrumentation amplifier 15 and the driver 17. For long-term operation of the electronic circuit from an autonomous power supply 6, the timer-supply device 19 provides a repeated short-term supply of voltage to the comparator units 16 and indicators 18.

Функционирует датчик тензометрический следующим образом.The strain gauge operates as follows.

После установки источников питания 6 между контактными подложками 7 и 8 таймерно-питающее устройство 19 (ТПУ) обеспечивает стабильное напряжение питания моста Уитстона 14. После установки датчика на анкере и предварительного его натяжения гайкой на торцах втулки 1 активные плечи моста изменяют электрическое сопротивление пропорционально действующей нагрузке. Возникший разбаланс в сопротивлении моста вызывает сигнал, который поступает в инструментальный усилитель 15. Здесь сигнал усиливается и приводится к некоторому стандартному значению подается на вход блока компаратора 16.After installing power supplies 6 between the contact substrates 7 and 8, the timer-feeding device 19 (TPU) provides a stable supply voltage to the Wheatstone bridge 14. After installing the sensor on the anchor and pre-tensioning it with a nut on the ends of the sleeve 1, the active shoulders of the bridge change the electrical resistance in proportion to the current load . The resulting imbalance in the bridge resistance causes a signal that enters the instrumental amplifier 15. Here the signal is amplified and reduced to a certain standard value is fed to the input of the comparator unit 16.

На другой вход блока компаратора 16 от задающего устройства 17 подаются опорные напряжения, задающие пороги переключения отдельных блоков компаратора.To another input of the comparator unit 16 from the master 17, reference voltages are supplied that specify the switching thresholds of the individual comparator units.

В результате сравнения поступившего сигнала от ИУ 15 с пороговыми напряжениями от ЗУ 17 включается тот или иной компаратор блока 16, который подает напряжение на соответствующий светодиод 11 из блока индикатора 18. Светодиод зажигается светом в окне 12. Цвет светодиода соответствует уровню сигнала, пропорционально нагрузке в интервале значений силы до 20 кН. При увеличении нагрузки, например до 45 кН, уровень сигнала с моста увеличится. Увеличится сигнал и в ИУ 14. После сравнения увеличенного сигнала, поступившего в БК 16, с пороговыми напряжениями от ЗУ 17 в БК 16 включится другой компаратор, который подаст напряжения на соответствующий светодиод из БИ 18. Светодиод соответствующего цвета загорается в соответствующем окне 12 кожуха 2.As a result of comparing the received signal from the IU 15 with the threshold voltages from the memory 17, one or another comparator of the block 16 is turned on, which supplies the voltage to the corresponding LED 11 from the indicator block 18. The LED lights up in the window 12. The color of the LED corresponds to the signal level, proportional to the load in force range up to 20 kN. With increasing load, for example up to 45 kN, the signal level from the bridge will increase. The signal will increase in DI 14. After comparing the increased signal received in BC 16 with threshold voltages from the memory 17 in BC 16, another comparator will turn on, which will supply voltage to the corresponding LED from BI 18. A LED of the corresponding color lights up in the corresponding window 12 of the casing 2 .

При сигнале на границе интервалов значений загораются два светодиода.When a signal at the boundary of the intervals of values, two LEDs light up.

Изменение нагрузки на датчик таким образом приводит к загоранию того или иного светодиода соответствующего цвета.Changing the load on the sensor in this way leads to the lighting of one or another LED of the corresponding color.

Повторно-кратковременный режим работы блока компараторов и блока индикации позволяет увеличить длительность использования источника тока.Repeatedly short-term operation of the comparator unit and the display unit allows you to increase the duration of the current source.

Таким образом, данное предложение позволяет реализовывать датчик тензометрический, который функционирует в автономном режиме.Thus, this proposal allows you to implement a strain gauge, which operates offline.

Датчик может функционировать также в сети мониторинговых систем.The sensor can also function in a network of monitoring systems.

Анализ источников информации позволяет сделать вывод о том, что данное предложение удовлетворяет признаком новизны и полезности.Analysis of information sources allows us to conclude that this proposal satisfies the sign of novelty and usefulness.

Источники информацииInformation sources

1. а.с. СССР 474671.1. A.S. USSR 474671.

2. а.с. СССР 191448.2. A.S. USSR 191448.

3. Патент РФ №2169901.3. RF patent No. 2169901.

Claims (2)

1. Датчик тензометрический, включающий корпус в виде втулки с центральным отверстием, на внешней поверхности которой и на пластине из этого же материала размещены активные и компенсационные тензорезисторы, соединенные между собой по мостовой схеме, плечи которой имеют равные электрические сопротивления, защитный кожух дополнительно снабжен автономным источником питания, набором светодиодов, включенными в состав электронной схемы, которая подсоединяет к сети тот или иной светодиод из набора в зависимости от сопротивления моста.1. The strain gauge sensor, comprising a housing in the form of a sleeve with a central hole, on the outer surface of which and on a plate of the same material are placed active and compensating strain gages connected by a bridge circuit, the shoulders of which have equal electrical resistances, the protective casing is additionally equipped with an autonomous a power source, a set of LEDs included in the electronic circuit, which connects one or another LED from the set to the network, depending on the bridge resistance. 2. Датчик тензометрический по п.1, отличающийся тем, что электронная схема включает мост Уитстона из тензодатчиков, инструментальный усилитель, блок компараторов, задающее устройство, блок индикации, таймерно-питающее устройство, посредством которых обеспечивается зажигание светодиода из блока индикации, соответствующего интервалу нагрузки. 2. The strain gauge sensor according to claim 1, characterized in that the electronic circuit includes a Wheatstone bridge of load cells, an instrument amplifier, a comparator unit, a driver, an indication unit, a timer-feeding device, by means of which the LED is ignited from the indication unit corresponding to the load interval .
RU2010118165/28A 2010-05-05 2010-05-05 Strain gauge RU2488771C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010118165/28A RU2488771C2 (en) 2010-05-05 2010-05-05 Strain gauge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010118165/28A RU2488771C2 (en) 2010-05-05 2010-05-05 Strain gauge

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010118165A RU2010118165A (en) 2011-11-10
RU2488771C2 true RU2488771C2 (en) 2013-07-27

Family

ID=44996921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010118165/28A RU2488771C2 (en) 2010-05-05 2010-05-05 Strain gauge

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2488771C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU202220U1 (en) * 2020-07-20 2021-02-08 Дамир Фанисович Заятдинов UNDERGROUND MINING MOUNTING LOAD INDICATOR

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU474671A1 (en) * 1974-01-25 1975-06-25 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Горной Геомеханики И Маркщейдерского Дела Dynamometer for measuring loads on lining in mine workings
RU2169901C2 (en) * 1996-02-27 2001-06-27 Институт угля и углехимии СО РАН Anchor strain gauge
RU2305063C2 (en) * 2005-10-31 2007-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" Load-lifting crane control method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU474671A1 (en) * 1974-01-25 1975-06-25 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Горной Геомеханики И Маркщейдерского Дела Dynamometer for measuring loads on lining in mine workings
RU2169901C2 (en) * 1996-02-27 2001-06-27 Институт угля и углехимии СО РАН Anchor strain gauge
RU2305063C2 (en) * 2005-10-31 2007-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" Load-lifting crane control method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU202220U1 (en) * 2020-07-20 2021-02-08 Дамир Фанисович Заятдинов UNDERGROUND MINING MOUNTING LOAD INDICATOR

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010118165A (en) 2011-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7202424B2 (en) Balance control system for weight scales
MX2009003505A (en) Battery tester.
CN101622462B (en) Method and device for indicating load
AU2002247435A1 (en) Sensor array and method for electrochemical corrosion monitoring
WO2018031898A3 (en) Vital signs monitoring system
AU2017258930A1 (en) An Improved Load-Indicating Device
ATE47227T1 (en) PIEZORESISTIVE FORCE MEASUREMENT ELEMENT AND ITS USE FOR DETERMINING FORCES ACTING ON A COMPONENT.
KR20140061258A (en) A pressure-measuring plug for a combustion engine
MX2009012522A (en) Method for monitoring the state of a force measuring device, force measuring device and force measuring module.
JP2007187619A5 (en)
CN107941398B (en) Monitoring support and intelligent monitoring system
RU2488771C2 (en) Strain gauge
CN104482960A (en) Displacement and force test integrated sensor
GB201209735D0 (en) Improvements in touch sensitive displays
TW200739091A (en) System, circuit and method for measuring resistance of wheatstone bridge, and computer program
CN106610326A (en) Tulip contact pressure electronic measuring instrument
US20180024042A1 (en) Corrosion monitor
ZA202301039B (en) Chain monitoring systems and methods
RU2463570C1 (en) Tensoresistive pressure sensor with thin-film nano- and micro-electromechanical system
RU96655U1 (en) TENZOMETRIC SENSOR FOR MEASURING POWER WITH THE PROPERTIES OF VIVILITY AND A LOW NOISE LEVEL UNDER THE ACTION OF THE SHOCK LOAD
CN203077184U (en) Mechanical tripping type digital display torque wrench
CN202141544U (en) Transmission line tower load cell
CN108181661B (en) Automatic monitor for geological disasters
RU2169901C2 (en) Anchor strain gauge
CN220039515U (en) Force and temperature measuring composite sensor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130224