CN106768214A - 一种自补偿柱式数字称重传感器及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种自补偿柱式数字称重传感器及系统，包括上垫板、下垫板和数字传感器体，所述上垫板与数字传感器体之间设有压头组件，所述压头组件与上垫板连接，压头组件下端与数字传感器体连接，所述压头组件右端设有通孔，所述通孔内设有水平度检测元件，所述数字传感器体左右两端设有连接器，所述水平度检测元件与数字传感器体右端连接器通过导线连接，左端连接器通过导线连接有三通连接器，所述下垫板与数字传感器体之间设有底座组件，所述底座组件与下垫板连接，底座组件上端面与数字传感器体连接。本发明提供的能够极大的消除或减小因传感器状态变化带来的误差，实现传感器的高准确度和性能自补偿。

Description

一种自补偿柱式数字称重传感器及系统

技术领域

本发明涉及传感器设备技术领域，具体地说是一种自补偿柱式数字称重传感器及系统。

背景技术

数字称重传感器在汽车衡及料罐秤上的应用多以柱式数字传感器为主，主要是因为柱式传感器安装简单，重量轻，过载能力强，动态响应好。数字柱式传感器是在柱式模拟传感器的基础上，内置数字智能芯片进行模拟至数字的转换，并利用其运算和控制功能完成柱式传感器的一些功能应用。如非线性校正，故障检测及报警，温度补偿等，使在其应用上得到了较大的发展。

但柱式传感器对侧向力较敏感，传感器受力后如果发生倾斜，则输出值不能反映垂直力，比如电子汽车衡一般有2～4个台面，传感器为6～10只，当重轴汽车上秤后，秤台发生变形，使得柱式传感器发生倾斜，导致了汽车在不同位置时，输出不一致，也可称为段差。现有数字传感器的非线性校准是在传感器为一个特定位置下进行的校准，即在传感器一个固定受力状态下进行的校准，当传感器发生倾斜，压头因秤台受力变形或秤台焊接变形使之与传感器体发生角度变化时，影响传感器的输出值，本质是导致传感器的灵敏度发生了变化，导致计量结果产生了误差，影响最为明显的是在重载下，产生段差。

因此，现在急需一种能够对产生的段差进行调整，消除传感器状态变化产生的误差，消除或减小因传感器状态变化带来的误差，使传感器具有实时自补偿功能。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能够极大的消除或减小因传感器状态变化带来的误差，使传感器具有实时自补偿功能的自补偿柱式数字称重传感器及系统。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种自补偿柱式数字称重传感器及系统，包括上垫板、下垫板和数字传感器体，所述上垫板与数字传感器体之间设有压头组件，所述压头组件与上垫板连接，压头组件下端与数字传感器体连接，所述压头组件右端设有通孔，所述通孔内设有水平度检测元件，所述数字传感器体左右两端设有连接器，所述水平度检测元件与数字传感器体右端连接器通过导线连接，左端连接器通过导线连接有三通连接器，所述下垫板与数字传感器体之间设有底座组件，所述底座组件与下垫板连接，底座组件上端面与数字传感器体连接。

进一步地，所述压头组件中间位置外圆柱面设有凸台，所述上垫板上沿压头组件外圆柱面外侧均匀的阵列有三个螺纹孔，螺纹孔内设有螺栓，所述螺栓倒置，螺栓下端六边形凸起上端面与凸台下端面配合接触，所述上垫板中间位置设有定位柱，所述压头组件上端面中间位置设有凹槽Ⅰ，所述定位柱下端设有圆柱形凸起Ⅰ，所述圆柱形突起Ⅰ外圆柱面与凹槽Ⅰ内壁配合接触，所述水平度检测元件位于定位柱下端。

进一步地，所述压头组件下端面中间位置设有凹槽Ⅱ，所述数字传感器体上端设有圆柱形凸起Ⅱ，所述圆柱形凸起Ⅱ上端面设有球面Ⅰ，圆柱形凸起Ⅱ外圆柱面与凹槽Ⅱ内壁配合接触，所述凹槽Ⅱ内壁中间位置设有环形凹槽Ⅰ，所述环形凹槽Ⅰ内设有密封圈Ⅰ。

进一步地，所述压头组件右端与水平度检测元件之间设有密封圈Ⅱ，所述连接器位于数字传感器体圆柱面中间位置，所述数字传感器体内设有数字智能芯片，所述水平度检测元件与数字智能芯片之间通过导线和连接器连接。

进一步地，所述底座组件上均匀的阵列有通孔，所述下垫板上与底座组件上通孔相应的位置设有螺纹孔，底座组件与下端板之间通过螺钉连接，所述底座组件上端面设有凹槽Ⅲ，所述数字传感器体下端设有圆柱形凸起Ⅲ，圆柱形凸起Ⅲ上端面设有球面Ⅱ，所述凹槽Ⅲ内壁与圆柱形凸起Ⅲ外圆柱面配合接触，所述凹槽Ⅲ中间位置设有环形凹槽Ⅱ，所述环形凹槽Ⅱ内设有密封圈Ⅲ。

进一步地，所述数字传感器体设有八只，第一只数字传感器体的左端连接器通过三通连接器的一个通道与下一只数字传感器体相连，另一个通道连接有终端电阻器；第二只数字传感器体的左端连接器通过三通连接器的一个通道与下一只数字传感器体相连，另一通道与第一只数字传感器体连接，以此类推，实现系统内各个传感器之间的连接，至最后一只传感器；最后连接的数字传感器体的左端连接器通过三通连接器的一个通道连接有智能仪表，另一通道与上一只数字传感器体连接。

进一步地，所述智能仪表上设有网络接口，智能仪表网络接口通过导线连接电脑。

进一步地，所述数字传感器体内部粘贴四片电阻应变计，组成惠斯登电桥，所述惠斯登电桥接内置的数字智能芯片，所述数字传感器体内部设有垂直度测量元件，所述垂直度测量元件通过导线连接数字智能芯片，将侦测信号传送到数字智能芯片。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的自补偿柱式数字称重传感器及系统所述压头组件右端设有通孔，所述通孔内设有水平度检测元件，所述数字传感器体内部设有垂直度测量元件，所述垂直度测量元件通过导线连接数字智能芯片，将侦测信号传送到数字智能芯片，解决了因秤体加工、焊接误差带来的压头偏离水平面给传感器造成的负荷状态发生的变化，包括因重载导致的秤体变形，传感器负荷后偏离垂直位置造成的传感器体的负荷状态发生的变化，根据测得的压头水平度和传感器体垂直度的变化量对传感器输出进行实时的补偿，使输出反映实际的负荷，保证传感器的测量准确度；安装后传感器体的负荷状态也可根据显示的压头水平度和传感器体垂直度进行判断，便于传感器的安装、调试；由于传感器的输出可进行实时的补偿，当重载在衡器的不同部位产生的秤体变形不一致而导致的输出误差，通过压头4水平度和传感器体垂直度的实时补偿，消除产生的误差，保证段差在允许范围内，精度高，可靠性好，对于汽车衡的角差修正和减小段差效果好，特别适用与汽车衡、轨道衡、料罐秤，多个柱式传感器的并联使用，大大提高了柱式传感器的准确度和应用范围。

2、本发明提供的自补偿柱式数字称重传感器及系统传感器体组秤时，连接的智能数字仪表，能够实现传感器故障报警功能；智能仪表具备网络接口，可将报警信息通过网络传给指定的服务器，实现远程的通信，达到远程故障诊断、数据维护功能。

3、本发明提供的自补偿柱式数字称重传感器及系统所述压头组件下端面中间位置设有凹槽Ⅱ，所述数字传感器体上端设有圆柱形凸起Ⅱ，所述圆柱形凸起Ⅱ上端面设有球面Ⅰ，圆柱形凸起Ⅱ外圆柱面与凹槽Ⅱ内壁配合接触，所述凹槽Ⅱ内壁中间位置设有环形凹槽Ⅰ，所述环形凹槽内设有密封圈Ⅰ，在数字传感器体垂直度产生倾斜时，可以减少对数字传感器体的磨损，增加使用寿命，同时也方便拆装。

附图说明

图1为本发明剖视图；

图2为图1A处局部放大图；

图3为图1B处局部放大图；

图4为本发明系统连接图；

图5为本发明电路原理图。

图中：1、上垫板，2、下垫板，3、数字传感器体，31、圆柱形凸起Ⅱ，32、球面Ⅰ，33、圆柱形凸起Ⅲ，34、球面Ⅱ，4、压头组件，41、凸台，42、通孔，43、凹槽Ⅰ，44、凹槽Ⅱ，45、环形凹槽Ⅰ，46、密封圈Ⅰ，5、螺栓，6、定位柱，61、圆柱形凸起Ⅰ，7、水平度检测元件，8、连接器，9、密封圈Ⅱ，10、底座组件，101、凹槽Ⅲ，102、环形凹槽Ⅱ，11、螺钉，12、密封圈Ⅲ，13、三通连接器，14、终端电阻器，15、智能仪表，16、导线，17、数字智能芯片，18、惠斯登电桥，19、垂直度测量元件。

具体实施方式

根据图1至图5所示，一种自补偿柱式数字称重传感器及系统，包括上垫板1、下垫板2和数字传感器体3，所述上垫板1与数字传感器体3之间设有压头组件4，所述压头组件4与上垫板1连接，压头组件4下端与数字传感器体3连接，所述压头组件4右端设有通孔42，所述通孔42内设有水平度检测元件7，所述数字传感器体3左右两端设有连接器8，所述水平度检测元件7与数字传感器体3右端连接器8通过导线16连接，左端连接器通过导线16连接有三通连接器13，所述下垫板2与数字传感器体3之间设有底座组件10，所述底座组件10与下垫板2连接，底座组件10上端面与数字传感器体3连接。

进一步地，所述压头组件4中间位置外圆柱面设有凸台41，所述上垫板1上沿压头组件4外圆柱面外侧均匀的阵列有三个螺纹孔，螺纹孔内设有螺栓5，所述螺栓5倒置，螺栓5下端六边形凸起上端面与凸台41下端面配合接触，所述上垫板1中间位置设有定位柱6，秤体上与定位柱6相应的位置设有通孔，定位柱6外圆柱面与通孔内壁配合接触，所述压头组件4上端面中间位置设有凹槽Ⅰ43，所述定位柱6下端设有圆柱形凸起Ⅰ61，所述圆柱形突起Ⅰ61外圆柱面与凹槽Ⅰ43内壁配合接触，所述水平度检测元件7位于定位柱3下端。

进一步地，所述压头组件4下端面中间位置设有凹槽Ⅱ44，所述数字传感器体3上端设有圆柱形凸起Ⅱ31，所述圆柱形凸起Ⅱ31上端面设有球面Ⅰ32，圆柱形凸起Ⅱ13外圆柱面与凹槽Ⅱ44内壁配合接触，所述凹槽Ⅱ44内壁中间位置设有环形凹槽Ⅰ45，所述环形凹槽Ⅰ45内设有密封圈Ⅰ46。

进一步地，所述压头组件4右端与水平度检测元件7之间设有密封圈Ⅱ9，所述连接器8位于数字传感器体3圆柱面中间位置，所述数字传感器体3内设有数字智能芯片17，所述水平度检测元件7与数字智能芯片17之间通过导线16和连接器8连接。

进一步地，所述底座组件10上均匀的阵列有通孔，所述下垫板2上与底座组件10上通孔相应的位置设有螺纹孔，底座组件与下端板之间通过螺钉11连接，所述底座组件10上端面设有凹槽Ⅲ101，所述数字传感器体3下端设有圆柱形凸起Ⅲ33，圆柱形凸起Ⅲ33上端面设有球面Ⅱ34，所述凹槽Ⅲ101内壁与圆柱形凸起Ⅲ33外圆柱面配合接触，所述凹槽Ⅲ101中间位置设有环形凹槽Ⅱ102，所述环形凹槽Ⅱ102内设有密封圈Ⅲ12。

进一步地，所述数字传感器体3设有八只，第一只数字传感器体3的左端连接器8通过三通连接器13的一个通道与下一只数字传感器体3相连，另一个通道连接有终端电阻器14；第二只数字传感器体3的左端连接器8通过三通连接器13的一个通道与下一只数字传感器体3相连，另一通道与第一只数字传感器体3连接，以此类推，实现系统内各个传感器之间的连接，至最后一只传感器；最后连接的数字传感器体3的左端连接器8通过三通连接器13的一个通道连接有智能仪表15，另一通道与上一只数字传感器体3连接。

进一步地，所述智能仪表15上设有网络接口，智能仪表15网络接口通过导线16连接电脑。

进一步地，所述数字传感器体3内部粘贴四片电阻应变计，组成惠斯登电桥18，所述惠斯登电桥18接内置的数字智能芯片17，所述数字传感器体内部设有垂直度测量元件19，所述垂直度测量元件19通过导线16连接数字智能芯片17，将侦测信号传送到数字智能芯片17。

惠斯登电桥18与数字传感器体3内置的数字智能芯片17连接，实现模拟信号至数字信号的转换，数字智能芯片17读取数字传感器体3内置的垂直度测量元件19的数据，并进行相关的数据处理，处理结果与标定的标准数据进行比较，实时修订测量数据。

标准数据的取得是将数字传感器体3、压头组件4、底座组件10在标准测力机上进行标定，进行传感器标准负荷下的数据采集，数字智能芯片17具有非线性校正、零点校正、灵敏度校正功能，将采集的数据进行处理后，此数据为数字传感器体在标准负荷状态下的标准输出，压头组件4的水平度接近水平，数字传感器体3内置的垂直度接近垂直于水平面，标定完成的数据存在在数字智能芯片17内，做为基准数据。

数字传感器体3内设有温度和湿度传感器，测量传感器体内部的温度和湿度信号，仪表通过温度和湿度数据的采用，与其他传感器的数据进行比较，对超差的数据进行报警提示。

传感器安装使用时，做为称重系统，传感器数量为3～12只组秤使用，首先将数字传感器体3与压头组件4、底座10进行装配，每个数字传感器体3的压头组件4内的水平度测量元件7分别通过连接器8与本体相连，第一只传感器体的输出通过三通连接器13的一个通道与下一只传感器相连，另一个通道与终端电阻器14相连。第二只数字传感器体3的压头组件4内的水平度测量元件7与第二只数字传感器体3通过连接器8相连，其输出端通过三通连接器13与第一只传感器的三通连接器13相连，另一通道与第三只传感器的三通连接器13相连，以此类推，实现系统内各个传感器之间的连接，至最后一只传感器。最后连接的传感器的三通连接器13与智能15连接。最后通过操作智能仪表对该数字传感器系统进行通信和衡器标定。系统运行时，每只传感器的数字智能芯片17将检测得到的模拟至数字转换数据和水平度测量元件7、垂直度测量元件19检测的压头组件4和数字传感器体3的水平度和垂直度数据进行运算，计算出偏离水平度和垂直度标准后的传感器输出值，即实时对传感器的输出值进行了补偿，智能仪表获取每只传感器内存的输出值，并将每个传感器的输出值累加后作为计量值显示。压头组件4的水平度和数字传感器体3的垂直度也可在智能仪表15显示，对于偏离至设定值的数据，智能仪表15进行报警显示。

以上方案解决了因秤体加工、焊接误差带来的压头偏离水平面给传感器造成的负荷状态发生的变化，包括因重载导致的秤体变形，传感器负荷后偏离垂直位置造成的传感器体的负荷状态发生的变化，根据测得的压头组件4水平度和数字传感器体3垂直度的变化量对传感器输出进行实时的补偿，使输出反映实际的负荷，保证传感器的测量准确度。安装后数字传感器体3的负荷状态也可根据显示的压头组件4水平度和数字传感器体3垂直度进行判断，便于传感器的安装、调试。由于传感器的输出可进行实时的补偿，当重载在衡器的不同部位产生的秤体变形不一致而导致的输出误差，通过压头组建水平度和数字传感器体垂直度的实时补偿，消除产生的误差，保证段差在允许范围内。

传感器体组秤时，连接的智能仪表15，实时读取传感器内部温度和湿度传感器的检测数据，当温度和湿度超出设定值后，仪表发出报警提示，实现传感器故障报警功能。智能仪表15具备网络接口，可将报警信息通过网络传给指定的服务器，实现远程的通信，达到远程故障诊断、数据维护功能。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种自补偿柱式数字称重传感器及系统，包括上垫板、下垫板和数字传感器体，其特征是，所述上垫板与数字传感器体之间设有压头组件，所述压头组件与上垫板连接，压头组件下端与数字传感器体连接，所述压头组件右端设有通孔，所述通孔内设有水平度检测元件，所述数字传感器体左右两端设有连接器，所述水平度检测元件与数字传感器体右端连接器通过导线连接，左端连接器通过导线连接有三通连接器，所述下垫板与数字传感器体之间设有底座组件，所述底座组件与下垫板连接，底座组件上端面与数字传感器体连接。

2.根据权利要求1所述的一种自补偿柱式数字称重传感器及系统，其特征是，所述压头组件中间位置外圆柱面设有凸台，所述上垫板上沿压头组件外圆柱面外侧均匀的阵列有三个螺纹孔，螺纹孔内设有螺栓，所述螺栓倒置，螺栓下端六边形凸起上端面与凸台下端面配合接触，所述上垫板中间位置设有定位柱，所述压头组件上端面中间位置设有凹槽Ⅰ，所述定位柱下端设有圆柱形凸起Ⅰ，所述圆柱形突起Ⅰ外圆柱面与凹槽Ⅰ内壁配合接触，所述水平度检测元件位于定位柱下端。

3.根据权利要求1所述的一种自补偿柱式数字称重传感器及系统，其特征是，所述压头组件下端面中间位置设有凹槽Ⅱ，所述数字传感器体上端设有圆柱形凸起Ⅱ，所述圆柱形凸起Ⅱ上端面设有球面Ⅰ，圆柱形凸起Ⅱ外圆柱面与凹槽Ⅱ内壁配合接触，所述凹槽Ⅱ内壁中间位置设有环形凹槽Ⅰ，所述环形凹槽Ⅰ内设有密封圈Ⅰ。

4.根据权利要求1所述的一种自补偿柱式数字称重传感器及系统，其特征是，所述压头组件右端与水平度检测元件之间设有密封圈Ⅱ，所述连接器位于数字传感器体圆柱面中间位置，所述数字传感器体内设有数字智能芯片，所述水平度检测元件与数字智能芯片之间通过导线和连接器连接。

5.根据权利要求1所述的一种自补偿柱式数字称重传感器及系统，其特征是，所述底座组件上均匀的阵列有通孔，所述下垫板上与底座组件上通孔相应的位置设有螺纹孔，底座组件与下端板之间通过螺钉连接，所述底座组件上端面设有凹槽Ⅲ，所述数字传感器体下端设有圆柱形凸起Ⅲ，圆柱形凸起Ⅲ上端面设有球面Ⅱ，所述凹槽Ⅲ内壁与圆柱形凸起Ⅲ外圆柱面配合接触，所述凹槽Ⅲ中间位置设有环形凹槽Ⅱ，所述环形凹槽Ⅱ内设有密封圈Ⅲ。

6.根据权利要求1所述的一种自补偿柱式数字称重传感器及系统，其特征是，所述数字传感器体设有八只，第一只数字传感器体的左端连接器通过三通连接器的一个通道与下一只数字传感器体相连，另一个通道连接有终端电阻器；第二只数字传感器体的左端连接器通过三通连接器的一个通道与下一只数字传感器体相连，另一通道与第一只数字传感器体连接，以此类推，实现系统内各个传感器之间的连接，至最后一只传感器；最后连接的数字传感器体的左端连接器通过三通连接器的一个通道连接有智能仪表，另一通道与上一只数字传感器体连接。

7.根据权利要求1所述的一种自补偿柱式数字称重传感器及系统，其特征是，所述智能仪表上设有网络接口，智能仪表网络接口通过导线连接电脑。

8.根据权利要求1所述的一种自补偿柱式数字称重传感器及系统，其特征是，所述数字传感器体内部粘贴四片电阻应变计，组成惠斯登电桥，所述惠斯登电桥接内置的数字智能芯片，所述数字传感器体内部设有垂直度测量元件，所述垂直度测量元件通过导线连接数字智能芯片，将侦测信号传送到数字智能芯片。