測力稱量傳感器的製作方法
2023-12-12 12:17:17 2
專利名稱：測力稱量傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感器，特別涉及一種測力稱量傳感器。
現有技術中的電子稱量衡器均利用應變電阻式傳感原理進行稱量，這種原理是物體重力使彈性元件應變，從而使應變電阻變化，然後利用測量電路顯示物體重量。但彈性元件的有效彈性應變和應變電阻的應變是非常有限的，且其工作頻率低，一般小於2KHz；解析度也較低，其最高的解析度一般在1/10000左右，事實上當解析度達到1/5000以上時，無論是彈性元件表面加工的工藝要求，還是應變電阻片的製造和粘貼工藝要求，以及後續的電路補償調整都非常複雜和困難。所以利用這種原理製成的稱量傳感裝置精度低，靈敏度差，量程小，且產品性能的一致性和重複性精度也很難提高。
本實用新型的目的是提供一種測力稱量傳感器，它既能測力也能稱量，且靈敏度高，量程大，精度高，實際工藝性能的一致性好，實際測量的重複性精度高。
本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的，提供一種測力稱量傳感器，包括一彈性梁，一與所述彈性梁平行隔開且相對固定的橫梁，一固定在彈性梁或橫梁上的第一固定架，一固定在第一固定架上的第一磁性體，一固定在橫梁或彈性梁上的第二固定架，以及一固定在第二固定架上、並位於所述第一磁性體磁場內的霍爾效應元件。
在上述測力稱量傳感器中，所述橫梁可以是一剛性梁，也可以是一彈性梁。
還可在上述測力稱量傳感器的第一固定架上固定一個第二磁性體，所述霍爾效應元件位於第一磁性體和第二磁性體之間，且也位於第二磁性體磁場內。
本實用新型的優點是，它利用了彈性元件形變位移→磁感應強度變化→霍爾效應元件電壓變化的工作原理，由於霍爾效應元件的靈敏度非常高，能反映0.0001mm位移的變化，且其有效工作範圍在5mm以上，因此其實際解析度在1/50000以上，而其工作頻率又在20KHz以上，因此與現有技術中應變電阻式傳感裝置相比有更優越的工作性能。如在相同的測量精度條件下，它有更寬的量程；而在相同的量程內，它有更高的測量精度。此外，本實用新型利用彈性元件形變位移的方式來測量力或重量，由於在彈性元件應變相同的條件下，其形變位移在結構上可作高倍放大，因而在實際上就放大了所需測量的信號，從而提高了測量精度。故本實用新型的實際工藝性能的一致性好，實際測量的重複性精度高。而且它既能測力，又能稱量。
下面將結合附圖詳細描述本實用新型的實施例，以便更清楚地了解本實用新型的特徵和優點。
圖1是本實用新型第一實施例的結構示意圖；圖2是本實用新型第二實施例的結構示意圖；圖3是本實用新型第三實施例的結構示意圖；圖4是本實用新型第四實施例的結構示意圖。
請參看圖1，這是本實用新型第一實施例的結構示意圖，其中，彈性梁2的一側通過緊固件1相對固定著一與其平行隔開的橫梁8，且該橫梁8是一剛性梁。第一固定架3通過緊固件7固定在彈性梁2上，並位於彈性梁2和剛性橫梁8之間。第一磁性體4固裝在第一固定架3上。第二固定架5通過緊固件9固定在剛性橫梁8上，並位於彈性梁2和剛性橫梁8之間。霍爾效應元件6固裝在第二固定架5上，並位於第一磁性體4的磁場內。
請參看圖2，這是本實用新型第二實施例的結構示意圖，其結構基本與第一實施例的結構相同，只是與第一實施例中的第一固定架3的結構略有不同的第一固定架3′上還固裝一第二磁性體10。而所述霍爾效應元件6恰位於第一磁性體4和第二磁性體10之間，且也位於第二磁性體10的磁場內。
在上述兩實施例中，第一固定架3和3′也可固裝在剛性橫梁8上，而第二固定架5則固裝在彈性梁2上。此外，剛性橫梁8也可以是一個剛性機架的一部分。這樣改變並不會改變測量效果。
請參看圖3，這是本實用新型第三實施例的結構示意圖，其結構基本與第一實施例的結構相同，只是其中的橫梁是一彈性梁8′，它通過緊固件1′與彈性梁2平行隔開地相對固定。
請參看圖4，這是本實用新型第四實施例的結構示意圖，其結構基本與第二實施例的結構相同，只是其中的橫梁是一彈性梁8′，它通過緊固件1′與彈性梁2平行隔開地相對固定。
在上述四個實施例中，磁性體和霍爾效應元件均安裝在橫梁和彈性梁之間，事實上，磁性體和霍爾效應元件也可不安裝在橫梁和彈性梁之間，而安裝在橫梁或彈性梁的外側，只要霍爾效應元件在各磁性體的磁性內即可。
上述四個實施例的工作原理基本相同，在實際使用時，霍爾效應元件6通過一導線與一現有技術中的測量電路(未畫出)連接，而緊固件7和9分別用作受力元件。在測力或稱量時，受力元件7和9將同時受到拉力或壓縮力，並將力分別傳遞給橫梁8或8′和彈性梁2。如果橫梁為剛性橫梁8(第一和第二實施例)，則只有彈性梁2產生形變位移，從而使霍爾效應元件6和磁性體4(或者還有10)之間產生相對運動，使霍爾效應元件6感應的磁場強度發生變化，使霍爾效應元件6的輸出電壓發生變化，這個變化通過測量電路最終反映了力的量值，從而實現測力或稱量功能。如果橫梁為彈性橫梁8′(第三和第四實施例)，則形變位移信號將放大一倍，從而使測量精度成倍提高。實際上，根據上述原理，還可將信號作更高倍數的放大，由於這對於本技術領域的熟練人員來說是顯而易見的，故不再詳述。從工作狀態分析，霍爾效應元件6隻需一個磁性體4(第一和第三實施例)就能正常工作，但使用兩個磁性體4和10(第二和第四實施例)則可消除霍爾效應元件6在測量工作過程中的非線性因素，從而進一步提高測量精度。
所有附圖中相同的標號表示相同的結構或部件。
權利要求1.一種測力稱量傳感器，包括一彈性元件，其特徵在於，所述彈性元件是一彈性梁；此外還包括一與所述彈性梁平行隔開且相對固定的橫梁，一固定在彈性梁或橫梁上的第一固定架，一固定在第一固定架上的第一磁性體，一固定在橫梁或彈性梁上的第二固定架，以及一固定在第二固定架上、並位於所述第一磁性體磁場內的霍爾效應元件。
2.如權利要求1所述的測力稱量傳感器，其特徵在於，所述橫梁是一剛性梁。
3.如權利要求1所述的測力稱量傳感器，其特徵在於，所述橫梁是一彈性梁。
4.如權利要求2或3所述的測力稱量傳感器，其特徵在於，在所述第一固定架上固定著一第二磁性體，所述霍爾效應元件位於第一磁性體和第二磁性體之間，且也位於第二磁性體磁場內。
專利摘要一種測力稱量傳感器，包括一彈性梁，一與該彈性梁平行隔開且相對固定的橫梁，一固定在彈性梁或橫梁上的第一固定架，一固定在第一固定架上的第一磁性體，一固定在橫梁或彈性梁上的第二固定架，以及一固定在第二固定架上、並位於所述第一磁性體磁場內的霍爾效應元件。所述橫梁可是剛性梁也可是彈性梁；此外，還可在第一固定架上安裝一第二磁性體。這種傳感器靈敏度高，量程大，精度高。
文檔編號G01G3/15GK2256531SQ96200990
公開日1997年6月18日 申請日期1996年1月25日 優先權日1996年1月25日
發明者葉雪峰, 孫學偉 申請人:上海機電一體工程中心, 上海鑽石手錶廠