CN109540269A - 一种大量程称重传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大量程称重传感器，包括，称重平台，所述称重平台包括上平板、下平板和若干个定位滑板；其中所述上平板底面嵌有信号检测电路和信号输出接口；所述信号检测电路由八臂电桥构成，所述八臂电桥的输出端连接所述信号输出接口；所述定位滑板固定在所述上平板的侧边；所述下平板平行位于所述上平板底部，并通过所述定位滑板与所述上平板紧密配合安装。本发明利用八臂电桥获取压力或重力检测信号，八臂电桥结构增加了称重传感器的量程，上平板和下平板的结构设计降低了传感器的厚度；在保证大量程的同时缩小了整体尺寸、便于携带，适用于低矮空间压力或物体重量称测的称重传感系统。
Description
技术领域
本发明涉及称重装置技术领域，更具体的说是涉及一种大量程称重传感器。
背景技术
通常称量物品重量时需要选择合适量程的衡器，其中压阻式压力传感器作为计量检测技术领域中常见的称重传感器类型，被广泛应用于压力测试、物体称重、建筑物形变检测等的传感测量系统。
压阻式压力传感器一般通过引线接入四臂电桥中，然而传统的四臂电桥，一般适用于小台面的称重装置及小量程(0-150kg)的传感测量过程，若要增大称重装置台面及量程(0-500kg)，则必须相应加大称重传感器结构尺寸，特别是高度(>100mm)，不适用于在低矮空间的压力或重力测量。而目前现有的其它形式的称重装置，若测量量程达到0～8000N(～816kg)的范围，则称重装置普遍尺寸偏大、笨重，难于携带，价格昂贵，市场推广困难。
因此，如何提供一种便携式、大量程的称重传感器是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用八臂电桥获取检测信号的大量程称重传感器，性能优良、厚度小、便于携带，适用于低矮空间压力或物体重量称测的称重传感系统；八臂电桥结构在增加称重传感器量程的同时，利用多个敏感元件的合理布局，可使称重传感器台面各个区域受力更均匀，进一步提高称重传感器的称测精度和一致性。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种大量程称重传感器，包括，称重平台，所述称重平台包括上平板、下平板和若干个定位滑板；
其中所述上平板底面嵌有信号检测电路和信号输出接口；所述信号检测电路由八臂电桥构成，所述八臂电桥的输出端连接所述信号输出接口；
所述定位滑板固定在所述上平板的侧边；
所述下平板平行位于所述上平板底部，并通过所述定位滑板与所述上平板紧密配合安装。
本发明利用八臂电桥获取压力或重力检测信号，八臂电桥结构增加了称重传感器的量程，上平板和下平板的结构设计降低了传感器的厚度；在保证大量程的同时缩小了整体尺寸、便于携带，适用于低矮空间压力或物体重量称测的称重传感系统。
优选的，所述八臂电桥电路包括若干敏感元件，并且所述八臂电桥电路输出电压压差ΔU与作用力变化量ΔF间的关系式如下：
ΔR＝K·ΔF (2)
ΔU＝KF·ΔF (3)
其中，R为所述敏感元件的原始阻值，ΔRL为所述敏感元件(411)受力作用时的大阻值变化量，ΔRS为所述敏感元件(411)受力作用时的小阻值变化量，E为八臂电桥压电，ΔF为敏感元件所受作用力的变化量，即压力或物体重量变化量，K为敏感元件力-阻系数，KF为传感器力敏系数。
本发明通过八臂电桥的输出电压压差ΔU与作用力变化量ΔF呈线性关系。这种关系为大量程称重传感器的设计奠定了基础，也为称重传感器提高检测一致性及综合性能提供了条件。
优选的，所述上平板底面还设置有若干方形沉孔；所述敏感元件镶嵌于所述方形沉孔内；所述敏感元件之间通过桥臂连线相互连接，所述桥臂连线通过电路走线沉槽汇集到集线沉孔；并连接至所述信号输出接口。
其中敏感元件内嵌入上平板的结构设计结合合理的电路布局，大大节省了电路布置空间，减小了上平板的厚度，满足对用于低矮空间称重测量重物的传感器设计要求。
优选的，所述定位滑板具有通孔，以及位于所述通孔底部的长槽孔；
所述定位滑板与所述上平板间通过锁定螺丝穿过所述通孔进行固定；
所述定位滑板与所述下平板间通过定位滑动轴穿过所述长槽孔进行定位。
优选的，所述定位滑板设置有8个，并且均匀固定于所述上平板四条侧边上。
优选的，所述上平板的侧边设有与所述定位滑板相匹配的定位槽一。
优选的，所述下平板的侧边在与所述定位槽一所在位置相对应的位置设有定位槽二；所述定位槽一和所述定位槽二相互配合，用于定位安装所述定位滑板。
优选的，所述定位槽一的底部设有与所述锁定螺丝匹配的锁定螺孔。
优选的，所述定位槽二的底部设有与所述定位滑动轴匹配的定位螺孔。
优选的，所述定位滑动轴的前端为轴头，中间部分为光滑圆柱，末端为螺纹结构，并且前端轴头的外径大于所述长槽孔的宽度，有效防止所述定位滑板从所述定位滑动轴上滑脱。
定位滑板的设置可以实现上平板与下平板的侧边式固定连接，不占用上平板与下平板的正面空间，有利于大量程传感器的小型化发展。同时，易于拆装，便于维修和使用。
优选的，所述下平板的顶面为光滑平面。
优选的，还包括显示器；所述显示器具有壳体，
所述壳体内部设有信号处理电路和电池盒；
所述壳体正面设置所述数字显示屏；所述数字显示屏与所述信号处理电路电连接；
所述壳体顶面为控制面板；所述控制面板上设置有电源开关、复位校正按键、电源指示灯和USB接口；其中所述USB接口通过屏蔽信号线与所述信号输出接口电连接。
优选的，所述控制面板上设置的电源指示灯，用于显示所述显示器的通断电状态。
优选的，所述上平板底面还设置有防过载限位垫，所述防过载限位垫与所述上平板底面用环氧树脂粘合。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种大量程称重传感器，其信号检测电路采用八臂电桥，八臂电桥结构大大增加称重传感器量程的同时，通过敏感元件的合理设置，实现了快速高分辨率信号采集，可进一步提高称重传感器的称测精度和一致性，并节省了电路布置空间，缩小了传感器尺寸，节约成本，有效解决了传统的测量器具存在的如下两种问题：
1、在物体重量称测时存在的测量设备数量有限或量程不足的问题
2、现有大量程称重测量设备尺寸超大笨重或价格昂贵的问题。
本发明的有益效果为：性能优良、价格低廉、量程大、厚度小、精度高、便于携带，适用于低矮空间压力或物体重量称测的称重传感系统，且易于市场推广，可广泛应用于压力测试、物体称重、建筑物形变检测等的传感测量系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的八臂电桥电路结构图；
图2附图为本发明上平板与下平板的局部装配图；
图3附图为本发明上平板与下平板的局部装配剖视图；
图4附图为本发明称重平台上平板结构图；
图5附图为本发明称重平台下平板结构图；
图6附图为本发明定位滑板结构图；
图7附图为本发明定位滑动轴结构图；
图8附图为本发明的显示器主视图；
图9附图为本发明的显示器侧视图；
图10附图为本发明的整体结构框架图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照相关附图，本发明提供了一种大量程称重传感器，包括，称重平台1，称重平台1包括上平板4、下平板5和若干个定位滑板6；其中上平板4底面嵌有信号检测电路41和信号输出接口42；信号检测电路41由八臂电桥410构成，八臂电桥410的输出端连接信号输出接口42；定位滑板6固定在上平板4的侧边；下平板5平行位于上平板4底部，并通过定位滑板6与上平板4紧密配合安装。
八臂电桥410电路包括若干敏感元件411，并且八臂电桥410电路输出电压压差ΔU与作用力变化量ΔF间的关系式如下：
ΔR＝K·ΔF (2)
ΔU＝KF·ΔF (3)
其中，R为敏感元件411的原始阻值，ΔRL为所述敏感元件(411)受力作用时的大阻值变化量，ΔRS为所述敏感元件(411)受力作用时的小阻值变化量，E为八臂电桥410压电，ΔF为敏感元件411所受作用力的变化量，即压力或物体重量变化量，K为敏感元件411力-阻系数，KF为传感器力敏系数。八臂电桥的输出电压压差ΔU与力变化量ΔF呈线性关系。
上平板4的底面有如图4所示的8个镶嵌八臂电桥桥臂，即敏感元件411，的方形沉孔412，共8处，及电路走线沉槽413，八臂电桥410的桥臂连线通过电路走线沉槽413汇集到集线沉孔414，在集线沉孔414中完成八臂电桥桥路连接后，八臂电桥的输入电压及输出信号再连接到信号输出接口42，从信号输出接口42用屏蔽信号线3与显示器2的USB接口243连接；
为了进一步优化上述技术方案，定位滑板6具有通孔61，以及位于通孔61底部的长槽孔62；
定位滑板6与上平板4间通过锁定螺丝610穿过通孔61进行固定；
定位滑板6与下平板5间通过定位滑动轴620穿过长槽孔62进行定位。
为了进一步优化上述技术方案，上平板4的侧边设有与定位滑板6相匹配的定位槽一43。
为了进一步优化上述技术方案，下平板5的侧边在与定位槽一43所在位置相对应的位置设有定位槽二51；定位槽一43和定位槽二51相互配合，用于定位安装定位滑板6。所述定位槽一43的底部设有与所述锁定螺丝匹配的锁定螺孔；所述定位槽二51的底部设有与所述定位滑动轴匹配的定位螺孔。
优选的，所述定位滑动轴的前端为轴头，中间部分为光滑圆柱，末端为螺纹结构，并且前端轴头的外径大于所述长槽孔的宽度，
需要说明的是，称重平台1的上平板4与定位滑板6之间用锁定螺丝610固定，定位滑板6与下平板5之间由定位滑动轴620定位；这样的定位连接方式在上平板4的四个边各有两处，四个边共有8处。上平板4与下平板5经定位滑板6连接后形成相互平行的结构位置关系。
为了进一步优化上述技术方案，还包括显示器2；显示器2具有壳体20，
壳体20内部设有信号处理电路21和电池盒22；
壳体20正面设置数字显示屏23；数字显示屏23与信号处理电路21电连接；
壳体20顶面为控制面板24；控制面板24上设置有电源开关241、复位校正按键242、电源指示灯244和USB接口243；其中USB接口243通过屏蔽信号线3与信号输出接口42电连接。
需要说明的是，电源开关控制显示器与称重平台与电源的通断，电源由位于电池盒内的电池提供，电池与信号处理电路电连接；复位校正按键实现信号检测电路检测信号的复位与校正动作。
为了进一步优化上述技术方案，上平板4底面还设置有防过载限位垫，防过载限位垫44与上平板4底面用环氧树脂粘合，防过载限位垫44设置有11个。
本发明提供的一种大量程称重传感器，其称重范围可达到0～8000N，相当于可称重0～816kg重量的物体，阈值≤0.1kg，分辨率为≤0.05kg。其外形尺寸为500mm*350mm*30mm，总体重量为12.8kg，显示器的外形尺寸为100mm*74mm*29mm，重量为0.3kg。适用于压力测试、物体称重、建筑物形变检测等的传感测量系统，可应用于小尺寸称重设备或低矮空间的工农业生产及计量检测领域。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种大量程称重传感器，其特征在于：包括，称重平台(1)，所述称重平台(1)包括上平板(4)、下平板(5)和若干个定位滑板(6)；
其中所述上平板(4)底面嵌有信号检测电路(41)和信号输出接口(42)；所述信号检测电路(41)由八臂电桥(410)构成，所述八臂电桥(410)的输出端连接所述信号输出接口(42)；
所述定位滑板(6)固定在所述上平板(4)的侧边；
所述下平板(5)平行位于所述上平板(4)底部，并通过所述定位滑板(6)与所述上平板(4)紧密配合安装。
2.根据权利要求1所述的一种大量程称重传感器，其特征在于，所述八臂电桥(410)电路包括若干敏感元件(411)，并且所述八臂电桥(410)电路输出电压压差ΔU与作用力变化量ΔF间的关系式如下：
ΔR＝K·ΔF (2)
ΔU＝KF·ΔF (3)
其中，R为所述敏感元件(411)的原始阻值，ΔRL为所述敏感元件(411)受力作用时的大阻值变化量，ΔRS为所述敏感元件(411)受力作用时的小阻值变化量，E为八臂电桥(410)压电，ΔF为敏感元件(411)所受作用力的变化量，即压力或物体重量变化量，K为敏感元件(411)力-阻系数，KF为传感器力敏系数。
3.根据权利要求1或2所述的一种大量程称重传感器，其特征在于，所述上平板(4)底面还设置有若干方形沉孔(412)；所述敏感元件(411)镶嵌于所述方形沉孔(412)内；所述敏感元件(411)之间通过桥臂连线相互连接，所述桥臂连线通过电路走线沉槽(413)汇集到集线沉孔；并连接至所述信号输出接口(42)。
4.根据权利要求1所述的一种大量程称重传感器，其特征在于，所述定位滑板(6)具有通孔(61)，以及位于所述通孔(61)底部的长槽孔(62)；
所述定位滑板(6)与所述上平板(4)之间通过锁定螺丝(610)穿过所述通孔(61)进行固定；
所述定位滑板(6)与所述下平板(5)之间通过定位滑动轴(620)穿过所述长槽孔(62)进行定位。
5.根据权利要求1所述的一种大量程称重传感器，其特征在于，所述上平板(4)的侧边设有与所述定位滑板(6)相匹配的定位槽一(43)。
6.根据权利要求5所述的一种大量程称重传感器，其特征在于，所述下平板(5)的侧边在与所述定位槽一(43)所在位置相对应的位置设有定位槽二(51)；所述定位槽一(43)和所述定位槽二(51)相互配合，用于定位安装所述定位滑板(6)。
7.根据权利要求1所述的一种大量程称重传感器，其特征在于，还包括显示器(2)；所述显示器(2)具有壳体(20)，
所述壳体(20)内部设有信号处理电路(21)和电池盒(22)；
所述壳体(20)正面设置数字显示屏(23)；所述数字显示屏(23)与所述信号处理电路(21)电连接；
所述壳体(20)顶面为控制面板(24)；所述控制面板(24)上设置有电源开关(241)、复位校正按键(242)、电源指示灯(244)和USB接口(243)；其中所述USB接口(243)通过屏蔽信号线(3)与所述信号输出接口(42)电连接。
8.根据权利要求1所述的一种大量程称重传感器，其特征在于，所述上平板(4)底面还设置有防过载限位垫(44)，所述防过载限位垫(44)与所述上平板(4)底面用环氧树脂粘合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20201027 Termination date: 20210921 |