電容式電子計價秤的製作方法

2023-05-29 06:37:46 1

專利名稱：電容式電子計價秤的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種計量技術領域的電子秤，具體是一種電容式電子計價秤。
背景技術：
現行的電子計價秤，無論國內，國外，幾乎都是用應變式傳感器作為電子計價秤的敏感元件。不但傳感器本身的工藝複雜，且輸出信號非常微弱，後續電路必須有前置放大，模/數轉換環節才能與計算機連接，所以整個電子秤的生產成本自然很高。
經對現有技術文獻的檢索發現，專利號為91228789.6，實用新型名稱為手提式袖珍電子秤，該專利自述為採用一種電容式稱重傳感器，該傳感器由一個彈性波紋管、同心相套的上、下兩個金屬套管和位於兩套管圓心處的秤鉤構成，秤鉤上的貨物越重兩個金屬套管重疊越多，電容值越大，反之，電容值越小，傳感器輸出的稱重信號經過信號處理後，被送入A/D轉換器轉換，A/D轉換器輸出七段碼信號送入顯示器進行顯示，該電子秤的結構簡單，成本低。但該專利只能用於吊秤，因而不能解決四角誤差，即使調整電子秤的四角誤差，歷來都用修鉗彈性體方法來調整。同時電路上都採用模擬和數字混合電路，不但成本高且調試困難。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中的不足，提供一種電容式電子計價秤，使其能簡化電子秤傳感器的生產工藝，使後續電路變得非常簡單，只要看好頻率計，擰動羅紋就可以解決四角誤差了，非常簡便，精度得到了提高。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括RC環形震蕩器、電容式傳感器、溫度補償裝置、電容間隙微調裝置、彈性膜片密封裝置。
RC環形震蕩器將傳感器的力變化轉換成電信號頻率。在傳感器受溫度變化時，補償由此產生的誤差而專門設計的溫度補償電路。RC環形震蕩器是將傳感器的力變化，轉換成頻率變化的轉換電路，極大簡化了傳感器的測量電路。
RC環形震蕩器包括一個六反相器、外接電阻、傳感器電容Cs，兩個高頻去耦電容C1，C2。反相器U1A，U1B，U1C，U1D，U1E和R1，Cs一起構成環形震蕩器。電容傳感器的電容Cs大小隨載荷的增加而減小。高頻去耦電容C1，C2的一端分別與反相器U1A，U1B的輸入端相連，另一端接地。高頻去耦電容C1，C2，增加電容傳感器的抗幹擾能力。外接電阻R1和傳感器電容Cs一起構成震蕩電路。改變R1的值可以變震蕩器的起振頻率。以便讓傳感器工作在最佳工作狀態。反相器U1F的輸出端12為震蕩器的頻率輸出。U1F作緩衝器使用。這種電路由於分布電容小，震蕩器的幅值和頻率都比較穩定，頻率輸出可直接與計算機連接。
由於溫度變化時彈性體的相氏模量也隨之變化。為減少這種誤差，必須進行補償。本發明隨時直接測出溫度，並根據相氏模量的溫度係數進行補償。既簡單又精確。溫度補償裝置採用一片六反相器U2，同樣接成環形震蕩器形式。熱敏電阻RT一端接在反相器U2F的輸出埠，另一端與固定電路C4和反相器U2A的輸入端相連。固定電容C4的另一端和反相器U2F的輸入端13連接，形成反饋電容。其餘三個反相器U2B，U2C，U2E互為串聯，增大C4輸出反饋的驅動功能。高頻去耦電容C3，C5一端接反相器U2A、U2F輸入端，另一端共同接地。緩衝器U2D的輸出端8是溫度變化的頻率F2，將F2直接連到計算機，便能隨時知道傳感器的溫度狀態，並及時進行精確補償。
電容式傳感器包括上支架，下支架，下支片板，上、下二片絕緣墊片，二片電極板，傳感器彈性體，彈簧，上支承板，調節支承板，蓋板，其連接關係為二片電極板的下極板，也即可動極板，通過上、下二片絕緣墊片固定在下支片板上。下支片板用螺紋固定在傳感器彈性體的可動端。二片電極板的上極板，通過絕緣墊片固定於調節支承板。調節支承板的一端用螺紋固定於上支承板上。同樣上支承板通過螺紋固定於傳感器彈性體的固定端。調節支承板的另一端通過彈簧與上支承板的另一端連接。調節螺紋可使上支承板和調節支承板之間一端的距離發生變化，從而使電極板之間的距離發生單邊變化。以能方便地調整電子秤的四角誤差。這種方法遠比以往憑經驗修鉗彈性體來調整四角誤差的方法，來得更直觀，方便，快捷。由於傳感器彈性體左端用螺紋固定在下支架(也可以說是底墊)上。不論傳感器是否受力，其位置是不變化的，所以該端又稱為固定端。傳感器彈性體的右端與上支架固定在一起，實際上支架是和承載託盤連在一起的。當託盤上被稱重量改變時，傳感器彈性體右端位置會上，下移動。所以該端又稱可動端，從而帶動電極板之間間隙，即改變電容量Cs。達到根據頻率F1來判斷被測重量的目的。
電容間隙微調裝置實際上是一根j形的杆件，j形的短臂用螺紋固定在上支承板上，j形長臂的上端用調節螺紋與彈簧和上支承板相連，j形長臂靠近端面處固定著固定電極板。擰動調節螺紋使j形杆件的長臂繞端面旋轉，從而使固定電極板繞j形杆件的端面，即彈性支承點旋轉。從而達到電極板間隙的單邊微小變化，能方便地調節電子秤的四角誤差。
為了保持電容傳感器極板之間的介質常數穩定，不使外界的塵埃進入極板之間，密封是致關重要的。本發明彈性膜片密封裝置採用彈性體膜片，進行密封，彈性體膜片的中心平面膜通過墊塊，與傳感器彈性體的可動端固定在一起，彈性體膜片的外環與蓋板固定在一起，而蓋板又與下支架固定的，因此彈性體膜片的外環是固定的，而膜片的中心是可動的。由於彈性體膜片是由多個波紋組成，所以傳感器可動端的運動，只對傳感器的剛度有微弱的影響，而不影響傳感器的滯後，蠕變，線性等，也即不影響傳感器原有精度。
本發明是由變間隙式電容傳感器組成電子計價秤，同樣也可組成配餐秤，電子臺秤等。電路採用環形震蕩器，其輸出信能直接與計算相連。不但電路簡單，而且傳感器的線性度好。結構上採用了間隙微調裝置，能精確而方便地調整電子秤的四角誤差。同時還有薄膜式密封裝置，極大提高了電子秤的長期穩定性。目前國內生產電子計價秤每年在50萬臺以上，產值超過1億元，使用本發明電容式計價秤後，其生產成本至少可降低20％，則其經濟效益約在二千萬元左右。更重要的是採用電容式傳感器後，其精度將比原有的應變式傳感器的電子秤有更大的提高，甚至可以組成電子天平。電容式稱重傳感器被採用後，將使原本在冶金，航天中遇到的高溫測力傳感器變得非常容易。


圖1本發明RC環形震蕩器電路2本發明電容式傳感器結構示意圖
具體實施例方式
如圖所示，本發明包括RC環形震蕩器1、電容式傳感器2、溫度補償裝置3、電容間隙微調裝置4、彈性膜片密封裝置5。
如圖1所示，RC環形震蕩器1包括一個六反相器、外接、電阻、傳感器電容Cs、兩個高頻去耦電容C1，C2。反相器U1A，U1B，U1C，U1D，U1E和R1，Cs一起構成環形震蕩器，高頻去耦電容C1，C2的一端分別與反相器U1A，U1B的輸入端相連，另一端接地，高頻去耦電容C1，C2，外接電阻R1和傳感器電容Cs一起構成震蕩電路，反相器U1F的輸出端12為震蕩器的頻率輸出，頻率輸出直接與計算機連接。
溫度補償裝置3採用一片六反相器U2，同樣接成環形震蕩器形式，熱敏電阻RT一端接在反相器U2F的輸出埠，另一端與固定電路C4和反相器U2A的輸入端相連，固定電容C4的另一端和反相器U2F的輸入端13連接，形成反饋電容，其餘三個反相器U2B，U2C，U2E互為串聯，高頻去耦電容C3，C5一端接反相器U2A、U2F輸入端，另一端共同接地，緩衝器U2D的輸出端8代表溫度變化的頻率F2，F2直接連到計算機。
如圖2所示，電容式傳感器2包括傳感器彈性體6，彈簧7，上支承板8，調節支承板9，上支架13、下支架14，下支片板15，上、下二片絕緣墊片16、17，二片電極板18。其連接關係為二片電極板18的下極板，也即可動極板，通過上、下二片絕緣墊片16、17固定在下支片板15上，下支片板15用螺紋固定在傳感器彈性體6的可動端，二片電極板18的上極板，通過絕緣墊片固定於調節支承板9，調節支承板9的一端用螺紋固定於上支承板8上，同樣上支承板8通過螺紋固定於傳感器彈性體6的固定端，調節支承板9的另一端，通過彈簧7與上支承板8的另一端連接，調節螺紋可使上支承板8和調節支承板9之間一端的距離發生變化，從而使電極板5之間的距離發生單邊變化。傳感器彈性體6左端用螺紋固定在下支架14上，該端稱為固定端，傳感器彈性體6的右端與上支架13固定在一起，該端稱可動端。
電容間隙微調裝置4是一根j形的杆件，j形的短臂用螺紋固定在上支承板8上，j形長臂的上端用調節螺紋與彈簧7和上支承板8相連，j形長臂靠近端面處固定著固定電極板18，擰動調節螺紋使j形杆件的長臂繞端面旋轉，使固定電極板18繞j形杆件的端面，即彈性支承點旋轉。
彈性膜片密封裝置5包括蓋板10、彈性體膜片11、墊塊12，彈性體膜片11的中心平面膜通過墊塊12與傳感器彈性體6的可動端固定在一起，彈性體膜片11的外環與蓋板10固定在一起，而蓋板10又與下支架14固定，因此彈性體膜片11的外環是固定的，而膜片的中心是可動的。彈性體膜片11是由多個波紋組成。
權利要求
1.一種電容式電子計價秤，包括電容式傳感器(2)，其特徵在於，還包括RC環形震蕩器(1)、溫度補償裝置(3)、電容間隙微調裝置(4)、彈性膜片密封裝置(5)，其中，RC環形震蕩器(1)包括一個六反相器，外接電阻，傳感器電容Cs，高頻去耦電容C1，C2，反相器U1A，U1B，U1C，U1D，U1E和R1，Cs一起構成環形震蕩器，高頻去耦電容C1，C2，外接電阻R1和傳感器電容Cs一起構成震蕩電路，反相器U1F的輸出端12直接與計算機連接；溫度補償裝置(3)採用一片六反相器U2，同樣接成環形震蕩器形式，熱敏電阻RT一端接在反相器U2F的輸出埠，另一端與固定電路C4和反相器U2A的輸入端相連，固定電容C4的另一端和反相器U2F的輸入端13連接，形成反饋電容，其餘三個反相器U2B，U2C，U2E互為串聯，高頻去耦電容C3，C5一端接反相器U2A、U2F輸入端，另一端共同接地，緩衝器U2D的輸出端8直接連到計算機；電容間隙微調裝置(4)是一根j形的杆件，j形的短臂固定在電容式傳感器(2)上，j形長臂的上端與電容式傳感器(2)相連，j形長臂靠近端面處也固定在電容式傳感器(2)；彈性膜片密封裝置(5)包括蓋板(10)、彈性體膜片(11)、墊塊(12)，彈性體膜片(11)的中心平面膜通過墊塊(12)與電容式傳感器(2)固定在一起，彈性體膜片(11)的外環與蓋板(10)固定在一起。
2.根據權利要求1所述的電容式電子計價秤，其特徵是，所述的電容式傳感器(2)包括傳感器彈性體(6)，彈簧(7)，上支承板(8)，調節支承板(9)，上支架(13)、下支架(14)，下支片板(15)，上、下二片絕緣墊片(16、17)，二片電極板(18)，傳感器彈性體(6)左端固定在下支架(14)上，該端稱為固定端，傳感器彈性體(6)的右端與上支架(13)固定在一起，該端為可動端，二片電極板(18)的下極板通過上、下二片絕緣墊片(16、17)固定在下支片板(15)上，下支片板(15)、上支承板(8)的一端固定在傳感器彈性體(6)上，二片電極板(18)的上極板固定於調節支承板(9)，調節支承板(9)的一端固定於上支承板(8)上，調節支承板(9)的另一端通過彈簧(7)與上支承板(8)的另一端連接。
3.根據權利要求2所述的電容式電子計價秤，其特徵是，下支片板(15)固定在傳感器彈性體(6)的可動端，上支承板(8)固定於傳感器彈性體(6)的固定端，二片電極板(18)的上極板通過絕緣墊片固定於調節支承板(9)。
4.根據權利要求1或者2所述的電容式電子計價秤，其特徵是，j形的短臂固定在上支承板(8)上，j形長臂的上端與彈簧(7)和上支承板(8)相連，j形長臂靠近端面處固定著電極板(18)。
5.根據權利要求1或者2所述的電容式電子計價秤，其特徵是，彈性體膜片(11)的中心平面膜通過墊塊(12)與傳感器彈性體(6)的可動端固定在一起，蓋板(10)與下支架(14)固定，彈性體膜片(11)的外環是固定的，彈性體膜片(11)的中心是可動的。
6.根據權利要求1所述的電容式電子計價秤，其特徵是，高頻去耦電容C1，C2的一端分別與反相器U1A，U1B的輸入端相連，另一端接地。
7.根據權利要求1所述的電容式電子計價秤，其特徵是，彈性體膜片(11)是由多個波紋組成。
全文摘要
一種計量技術領域的電容式電子計價秤，RC環形震蕩器由一個六反相器，外接電阻，傳感器電容Cs，高頻去耦電容C1，C2構成；溫度補償裝置採用一片六反相器U2，接成環形震蕩器形式，熱敏電阻RT一端接在反相器U2F的輸出埠，另一端與固定電路C4和反相器U2A的輸入端相連，固定電容C4的另一端和反相器U2F的輸入端13連接，其餘三個反相器U2B，U2C，U2E互為串聯，高頻去耦電容C3，C5一端接反相器U2A、U2F輸入端，另一端共同接地，緩衝器U2D的輸出端8直接連到計算機；電容間隙微調裝置是一根j形的杆件，固定在電容式傳感器上；彈性膜片密封裝置包括蓋板、彈性體膜片、墊塊，彈性體膜片的中心平面膜通過墊塊與電容式傳感器固定，彈性體膜片的外環與蓋板固定在一起。
文檔編號G01D5/241GK1603763SQ20041006756
公開日2005年4月6日 申請日期2004年10月28日 優先權日2004年10月28日
發明者孫宇峰, 沈生培 申請人:孫宇峰