CN110044418A - 组合式位移测力计 - Google Patents

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汪星星
王建国
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass

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Abstract

本发明提供了一种组合式位移测力计，包括：外圈、承压头、磁铁、磁性检测元件和应变计，所述承压头的周向通过多个应变梁与所述外圈连接，所述承压头设置于所述外圈所围成的空心区域内，所述磁性检测元件安装在所述承压头的背面，所述磁铁与所述外圈连接，且所述磁铁位于所述空心区域内并设置在所述磁性检测元件所在的一侧，所述应变计设置在所述应变梁上。本发明将位移与力的检测集成在一起从而构成了一种一体式的位移测力计，它可同时检测出位移和力，从而可以通过位移与力值的线性关系，对传感器的力值进行补偿，从而使传感器输出的精度更高。

Description

组合式位移测力计
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种组合式位移测力计。
背景技术
对于一些传统的手机屏幕检测设备，由于设备的特殊性要求传感器的检测精度要高，体积要小，而且其变形要小。传统情况一般采用一个标准的压力传感器配上一个标准位移传感器这样分开，通过两个不同种类的传感器，完成手机屏幕力值检测和平面度的检测。这样的模式既大大增加了设备的成本，而且需要较大的空间来安装压力传感器和位移传感器，并且系统精度相对较差。
发明内容
本发明提供了一种组合式位移测力计，以解决至少一个上述技术问题。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种组合式位移测力计，包括：外圈、承压头、磁铁、磁性检测元件和应变计，所述承压头的周向通过多个应变梁与所述外圈连接，所述承压头设置于所述外圈所围成的空心区域内，所述磁性检测元件安装在所述承压头的背面，所述磁铁与所述外圈连接，且所述磁铁位于所述空心区域内并设置在所述磁性检测元件所在的一侧，所述应变计设置在所述应变梁上。
优选地，所述外圈的内壁上突出地形成有辅助梁，所述磁铁安装在所述辅助梁上。
优选地，所述磁铁通过磁铁固定块安装在所述辅助梁上。
优选地，所述磁铁固定块包括本体，所述本体上开设有与所述辅助梁上的螺孔连接的安装孔，所述本体上形成有用于安装所述磁铁的安装槽。
优选地，所述组合式位移测力计包括两个相对于所述外圈的中心对称设置的所述磁铁。
优选地，所述组合式位移测力计还包括电路板，所述磁性检测元件设置于所述电路板上，所述电路板通过紧固件安装在所述背面。
优选地，所述组合式位移测力计还包括环形的上盖板和圆形的下盖板，所述上盖板与所述外圈的第一侧的开口处连接，且所述承压头的端部由所述上盖板的开口处突出，所述下盖板与所述外圈的第二侧的开口处连接。
优选地，所述外圈的周向开设有多个固定螺孔。
优选地，所述外圈的外侧壁上安装有航空插头，所述航空插头与所述磁性检测元件和应变计连接。
优选地，所述磁性检测元件为霍尔元件。
通过上述技术方案，本发明将位移与力的检测集成在一起从而构成了一种一体式的位移测力计，它可同时检测出位移和力，从而可以通过位移与力值的线性关系，对传感器的力值进行补偿，从而使传感器输出的精度更高。
附图说明
图1示意性地示出了本发明的俯视图；
图2示意性地示出了图1的A-A剖视图；
图3示意性地示出了本发明的主视图；
图4示意性地示出了本发明的立体图；
图5示意性地示出了本发明的分解图；
图6示意性地示出了本发明的分解图；
图7示意性地示出了磁铁固定块的立体图；
图8示意性地示出了磁铁固定块的立体图。
图中附图标记：1、外圈；2、承压头；3、磁铁；4、磁性检测元件；5、应变计；6、应变梁；7、辅助梁；8、磁铁固定块；9、安装孔；10、电路板；11、上盖板；12、下盖板；13、固定螺孔；14、航空插头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明的一个方面，提供了一种组合式位移测力计，特别是一种新型的、位移与测力同时能够测量的、而且能够通过位移来对力的补偿的组合式传感器，主要应用3C行业，手机屏幕检测，各种压力机和各种要求同时检测力和小范围位移形变的自动化设备。
该组合式位移测力计包括：外圈1、承压头2、磁铁3、磁性检测元件4和应变计5，所述承压头2的周向通过多个应变梁6与所述外圈1连接，所述承压头2设置于所述外圈1所围成的空心区域内，所述磁性检测元件4安装在所述承压头2的背面，所述磁铁3与所述外圈1连接，且所述磁铁3位于所述空心区域内并设置在所述磁性检测元件4所在的一侧，所述应变计5设置在所述应变梁6上。
应变梁采用剪切式梁结构，每个应变梁上粘贴有应变计，通过应变梁的受力变形产生形变，影响应变计的电阻变化，通过应变计组成的惠斯顿电桥得到与变形或者力值等比的电信号输出。
两个磁铁3相对固定，承压头2的下底面连接有磁性检测元件4，当承压头2受到力的作用，会向下产生较小的形变，此时磁性检测元件4在由两个相对固定的磁铁3之间做相对磁场的垂直运动。由于霍尔效应，在垂直于导体和磁感线的两个方向上产生电势差，于是通过后端设计较为简单的电路连接，即可输出电压或者电流信号，从而对应上位移形变，即可输出位移信号。
由于传感器在受到不同大小的压力时，其对应的形变量不一样，力与形变量成正比的关系。因此，当本发明在受到不同压力时，其形变量(位移)也是不一样的。
通过上述技术方案，本发明将位移与力的检测集成在一起从而构成了一种一体式的位移测力计，它可同时检测出位移和力，从而可以通过位移与力值的线性关系，对传感器的力值进行补偿，从而使传感器输出的精度更高。
优选地，所述外圈1的内壁上突出地形成有辅助梁7，所述磁铁3安装在所述辅助梁7上。优选地，所述磁铁3通过磁铁固定块8安装在所述辅助梁7上。辅助梁7用来安装固定磁铁固定块8。
优选地，所述磁铁固定块8包括本体，所述本体上开设有与所述辅助梁7上的螺孔连接的安装孔9，所述本体上形成有用于安装所述磁铁3的安装槽。
优选地，所述组合式位移测力计包括两个相对于所述外圈1的中心对称设置的所述磁铁3。
优选地，所述组合式位移测力计还包括电路板10，所述磁性检测元件4设置于所述电路板10上，所述电路板10通过紧固件安装在所述背面。
优选地，所述组合式位移测力计还包括环形的上盖板11和圆形的下盖板12，所述上盖板11与所述外圈1的第一侧的开口处连接，且所述承压头2的端部由所述上盖板11的开口处突出，所述下盖板12与所述外圈1的第二侧的开口处连接。
优选地，所述外圈1的周向开设有多个固定螺孔13。
优选地，所述外圈1的外侧壁上安装有用于与外设连接的航空插头14，所述航空插头14与所述磁性检测元件4和应变计5连接。
优选地，所述磁性检测元件4为霍尔元件。
本发明不仅体积小、安装方便(六个螺牙孔安装)，而且通过内部电路，可以同时输出压力信号和位移信号，并且利用其可以实时输出位移量，来控制电机调整精密丝杆走对应的位移量，来补偿传感器发生形变而产生的误差，使传感器输出的力值精度大大提高，而且极大的节约了设备成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种组合式位移测力计，其特征在于，包括：外圈(1)、所述承压头(2)、所述磁铁(3)、磁性检测元件(4)和应变计(5)，所述承压头(2)的周向通过多个应变梁(6)与所述外圈(1)连接，所述承压头(2)设置于所述外圈(1)所围成的空心区域内，所述磁性检测元件(4)安装在所述承压头(2)的背面，所述磁铁(3)与所述外圈(1)连接，且所述磁铁(3)位于所述空心区域内并设置在所述磁性检测元件(4)所在的一侧，所述应变计(5)设置在所述应变梁(6)上。
2.根据权利要求1所述的组合式位移测力计，其特征在于，所述外圈(1)的内壁上突出地形成有辅助梁(7)，所述磁铁(3)安装在所述辅助梁(7)上。
3.根据权利要求2所述的组合式位移测力计，其特征在于，所述磁铁(3)通过磁铁固定块(8)安装在所述辅助梁(7)上。
4.根据权利要求3所述的组合式位移测力计，其特征在于，所述磁铁固定块(8)包括本体，所述本体上开设有与所述辅助梁(7)上的螺孔连接的安装孔(9)，所述本体上形成有用于安装所述磁铁(3)的安装槽。
5.根据权利要求3所述的组合式位移测力计，其特征在于，所述组合式位移测力计包括两个相对于所述外圈(1)的中心对称设置的所述磁铁(3)。
6.根据权利要求1所述的组合式位移测力计，其特征在于，所述组合式位移测力计还包括电路板(10)，所述磁性检测元件(4)设置于所述电路板(10)上，所述电路板(10)通过紧固件安装在所述背面。
7.根据权利要求1所述的组合式位移测力计，其特征在于，所述组合式位移测力计还包括环形的上盖板(11)和圆形的下盖板(12)，所述上盖板(11)与所述外圈(1)的第一侧的开口处连接，且所述承压头(2)的端部由所述上盖板(11)的开口处突出，所述下盖板(12)与所述外圈(1)的第二侧的开口处连接。
8.根据权利要求1所述的组合式位移测力计，其特征在于，所述外圈(1)的周向开设有多个固定螺孔(13)。
9.根据权利要求1所述的组合式位移测力计，其特征在于，所述外圈(1)的外侧壁上安装有航空插头(14)，所述航空插头(14)与所述磁性检测元件(4)和应变计(5)连接。
10.根据权利要求1所述的组合式位移测力计，其特征在于，所述磁性检测元件(4)为霍尔元件。
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