CN111289065A - 一种应变式微量称重装置及称重单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应变式微量称重装置及称重单元，包括壳体，壳体内设置有安装座、传感器、加载平台、电源板和测量板，安装座包括传感器固定台、电源板安装腔室以及测量板安装腔室，传感器一端安装在传感器固定台上，使传感器高于底板，传感器的另一端悬空设置，加载平台设置在传感器悬空的一端上，传感器为应变式传感器，包括加载端、固定端以及设置在加载端和固定端之间用于连接的两条平行梁，两条所述平行梁的两边侧面均贴敷有电阻应变片，四组电阻应变片连通形成惠斯登桥路的四个桥臂，电阻应变片均与测量板电连接，所述测量板与电源板电连接。本发明搭建惠斯登电桥的应变式测量结构，适用于微量程精确测量，满足在工业生产环境中使用。

Description

一种应变式微量称重装置及称重单元
技术领域
本发明涉及称重设备领域，具体涉及一种应变式微量称重装置及称重单元。
背景技术
在自动化工业生产中常用到一些自动滴注机器，如点胶机、点焊机等等，在进行滴注的时候，对滴注料的质量和体积大小有着严格的规定，这时就要对每一次滴注的质量进行称重，由于滴注质量较小，需要精密的、微量程的称重仪器进行测量。
现有的精密的称重仪器大多数都是电磁式的称重装置，在实验室无风、密闭的环境中使用，对于复杂的工业环境中并不适用，在复杂的工业环境中存在着较多的干扰，不利于精密的称重仪器进行测量，测量数值存在较大偏差，并且长期使用后会对精密仪器造成损伤。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种应变式微量称重装置及称重单元，搭建惠斯登电桥的应变式测量结构，适用于微量程精确测量，满足在复杂的工业生产环境中使用。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种应变式微量称重装置，包括壳体，所述壳体内设置有安装座、传感器、加载平台、电源板和测量板，所述安装座包括传感器固定台、电源板安装腔室以及测量板安装腔室，所述传感器一端安装在传感器固定台上，使所述传感器高于所述底板，所述传感器的另一端悬空设置，所述加载平台设置在所述传感器悬空的一端上，所述传感器为应变式传感器，包括加载端、固定端以及设置在加载端和固定端之间用于连接的两条平行梁，两条所述平行梁的两边侧面均贴敷有电阻应变片，四组电阻应变片连通形成惠斯登桥路的四个桥臂，所述电阻应变片均与测量板电连接，所述测量板与电源板电连接。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述加载端的顶部设置有加载凸台，所述加载凸台与加载端一体成型设置，所述加载凸台内设置有贯穿加载凸台向加载端延伸的锥形孔，在所述锥形孔内插入加载平台，所述加载平台包括与所述锥形孔匹配的插销和用于加载重物的平台，所述插销位于所述平台的中心位置，所述插销中部设置有环形凹槽。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述平行梁的内壁开设有若干缺口,两条所述平行梁的缺口位置对称设置。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述固定端与所述平行梁之间开设有应力隔断槽，所述应力隔断槽将固定端上的固定螺孔与平行梁隔开。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括两个所述平行梁之间设有过载保护梁，所述过载保护梁的一端与所述固定端固定连接，另一端靠近所述加载端并悬空设置，所述过载保护梁的端头部设置有过载保护结构，所述过载保护结构包括凸起和与所述凸起相对的凹槽，所述凸起一体成型于所述过载保护梁上，所述凹槽设置在所述平行梁上，在零负载的状态下，所述凸起与所述凹槽之间留有间隙。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述壳体包括底板和扣合在底板上的外壳，所述底板和外壳可拆卸连接，所述外壳上设置有供所述加载平台穿过的通孔和供所述传感器传递信号的接口。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括在所述外壳上通孔的外周设置有防风圈。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述接口外侧设置有用于封堵接口的堵头，所述堵头通过线绳和带孔螺栓连接在所述底板上。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种应变式微量称重单元，包括上述的称重装置，所述测量板上包括信号接收模块、电路放大模块、电路滤波模块、模数转换模块、信号压缩模块；
所述信号接收模块用于接收所述惠斯通电桥检测出因形变产生的应变电信号，所述电信号的峰值为2.0mv；
所述电路放大模块将峰值为2.0mv的电信号放大至1V输出；
所述电路滤波模块将放大后的1V电信号滤波处理，去除干扰信号；
所述模数转换模块通过数字卷积整合，将滤波后的1V电信号转换成5000万个数字信号；
所述压缩模块将5000万个数字信号压缩整合最终形成50万个数字信号。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述电源板上还设置有电源防护模块，所述电源防护模块将输入的9～36V的直流电稳压过滤后输出稳定的12V直流电。
本发明的有益效果：
本发明称重装置采用电阻应变片连通构成惠斯通电桥，在称重时，传感器受力变形，电阻应变片也相应作拉伸或挤压变形，从而引起电阻值变化，桥路失去平衡，产生一个应变电信号，将电信号传送到测量板上，测量板经过数据处理电路转换、显示出被称重物的重量，应变式的测量结构，适用于微量程精确测量，能够满足在复杂的工业生产环境中使用。
本发明的称重单元对称重装置上得到的应变电信号进行处理，将应变电信号放大后模数转换卷积整合处理，将原有的电信号放大至1V，经过模数转换后形成5000万个数字信号，从而扩大原数码空间，提高测量的精度，经过卷积整合处理，提高转换速度。
附图说明
图1是本发明的应变式微量称重装置的结构示意图；
图2是本发明的安装座的结构示意图；
图3是本发明传感器的结构示意图；
图4是本发明加载平台的结构示意图；
图5是本发明的称重单元的原理框图。
图中标号说明：1、底板；2、外壳；3、安装座；31、传感器固定台；32、电源板安装腔室；33、测量板安装腔室；4、传感器；41、加载端；42、固定端；43、平行梁；44、电阻应变片；45、加载凸台；46、缺口；47、应力隔断槽；48、过载保护梁；5、加载平台；51、插销；52、平台；53、环形凹槽；6、防风圈；7、接口；8、堵头；9、线绳；10、带孔螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的应变式微量称重装置的一实施例，包括壳体，所述壳体包括底板1和扣合在底板1上的外壳2，所述底板1和外壳2可拆卸连接，所述外接2通过螺丝锁合固定在底板1上，在需要维修或者更换内部部件时，可以随时拆卸更换，所述壳体内设置有安装座3、传感器4、加载平台5、电源板和测量板，所述安装座3固定安装在所述底板1上，参照图2所示，所述安装座3包括传感器固定台31、电源板安装腔室32以及测量板安装腔室33，所述电源板设置在电源板安装腔室32内，所述测量板设置在测量板安装腔室33内，所述传感器4一端安装在传感器固定台31上，使所述传感器4高于所述底板1，所述传感器4的另一端悬空设置，所述加载平台5设置在所述传感器4悬空的一端上，参照图3所示，所述传感器4为应变式传感器，包括加载端41、固定端42以及设置在加载端41和固定端42之间用于连接的两条平行梁43，两条所述平行梁43的两边侧面均贴敷有电阻应变片44，四组电阻应变片44连通形成惠斯登桥路的四个桥臂，所述电阻应变片44均与测量板电连接，所述测量板与电源板电连接。
具体的测量过程为：在加载平台5上放置待测量体，此时传感器4的平行梁43受力变形，平行梁43上的电阻应变片44也相应作拉伸或挤压变形，从而引起电阻值变化，桥路失去平衡，产生一个应变电信号，将电信号传送到测量板上，测量板经过数据处理电路转换、显示出被称重物的重量。
参照图3-4所示，所述加载端41的顶部设置有加载凸台45，所述加载凸台45与加载端41一体成型设置，所述加载凸台45内设置有贯穿加载凸台45向加载端41延伸的锥形孔，在所述锥形孔内插入加载平台5，所述加载平台5包括与所述锥形孔匹配的插销51和用于加载重物的平台52，所述插销51位于所述平台52的中心位置，所述插销51中部设置有环形凹槽53。
本发明的加载平台5采用插入式结构，相比于螺丝的固定方式，一方面消除了因旋转螺丝造成的应力分布偏移的问题，另一方面，此种方式可以随时插拔，当需要搬运称重装置时，可以将加载平台5取下，防止在搬运过程中挤压加载平台5从而对传感器4造成损坏；并且，本发明的插销51上还开设有环形凹槽53，通过开设环形凹槽53能够提高插销51与锥形孔的贴合度，插销51与锥形孔的相对接触面积比例增大。
具体地，为了尽可能的减轻传感器4的自身重量，在所述平行梁43的内壁开设有若干缺口46，通过开设缺口46的方式而不是减小平行梁43的厚度，在减重的同时还要保证平行梁43的刚度，为了保证上、下两个平行梁43的重量一致，保证测量精度，两条所述平行梁43的缺口46位置对称设置。
本实施例中，固定端42通过螺栓插入到固定螺孔中将传感器4固定在传感器固定台31，为了防止安装固定时，安装应力传递到传感器4的平行梁43上，影响传感器4的负荷特性曲线，所述固定端42与所述平行梁43之间开设有应力隔断槽47，所述应力隔断槽47将固定端42上的固定螺孔与平行梁43隔开。
具体地，两个所述平行梁43之间设有过载保护梁48，所述过载保护梁48的一端与所述固定端42固定连接，另一端靠近所述加载端41并悬空设置，所述过载保护梁48的端头部设置有过载保护结构，所述过载保护结构包括凸起和与所述凸起相对的凹槽，所述凸起一体成型于所述过载保护梁48上，所述凹槽设置在所述平行梁43上，在零负载的状态下，所述凸起与所述凹槽之间留有间隙，通过过载保护梁48能够防止加载重量过大，对传感器4的平行梁43造成损坏。
本实施例中，所述外壳2上设置有供所述加载平台5穿过的通孔，为了防止在测量过程中加载平台5受风力影响、也为了防止通孔出灰尘堆积，在所述外壳2上通孔的外周设置有防风圈6。
本实施例中，所述外壳2上还设置有供所述传感器4传递信号的接口7，所述接口7外侧设置有用于封堵接口7的堵头8，所述堵头8通过线绳9和带孔螺栓10连接在所述底板1上，堵头8能够在不使用时，对接口7进行封堵，一方面起到接口7保护的作用，另一方面也能防止接口7处堆积灰尘，并且所述堵头8通过线绳9和带孔螺栓10连接在所述底板1上，能够防止堵头8丢失。
参照图5所示，本发明称重单元的一实施例，包括上述称重装置，所述测量板上包括信号接收模块、电路放大模块、电路滤波模块、模数转换模块、信号压缩模块；
所述信号接收模块用于接收所述惠斯通电桥检测出因形变产生的应变电信号，所述电信号的峰值为2.0mv；
所述电路放大模块将峰值为2.0mv的电信号放大至1V输出；
所述电路滤波模块将放大后的1V电信号滤波处理，去除干扰信号；
所述模数转换模块通过数字卷积整合，将滤波后的1V电信号转换成5000万个数字信号；
所述压缩模块将5000万个数字信号压缩整合最终形成50万个数字信号。
本实施例的称重系统对称重装置上得到的应变电信号进行处理，将应变电信号放大后模数转换卷积整合处理，将原有的电信号放大至1V，经过模数转换后形成5000万个数字信号，从而扩大原数码空间，提高测量的精度，经过卷积整合处理，提高转换速度。
具体地，所述电源板上还设置有电源防护模块，所述电源防护模块将输入的9～36V的直流电稳压过滤后输出稳定的12V直流电，由于使用中接入的电压不稳定，瞬间不稳定电压能够对测量板咋成损坏，所以采用电源防护模块能够有效的保护整个称重单元。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种应变式微量称重装置，包括壳体，其特征在于，所述壳体内设置有安装座、传感器、加载平台、电源板和测量板，所述安装座包括传感器固定台、电源板安装腔室以及测量板安装腔室，所述传感器一端安装在传感器固定台上，使所述传感器高于所述底板，所述传感器的另一端悬空设置，所述加载平台设置在所述传感器悬空的一端上，所述传感器为应变式传感器，包括加载端、固定端以及设置在加载端和固定端之间用于连接的两条平行梁，两条所述平行梁的两边侧面均贴敷有电阻应变片，四组电阻应变片连通形成惠斯登桥路的四个桥臂，所述电阻应变片均与测量板电连接，所述测量板与电源板电连接。
2.如权利要求1所述的应变式微量称重装置，其特征在于，所述加载端的顶部设置有加载凸台，所述加载凸台与加载端一体成型设置，所述加载凸台内设置有贯穿加载凸台向加载端延伸的锥形孔，在所述锥形孔内插入加载平台，所述加载平台包括与所述锥形孔匹配的插销和用于加载重物的平台，所述插销位于所述平台的中心位置，所述插销中部设置有环形凹槽。
3.如权利要求1所述的应变式微量称重装置，其特征在于，所述平行梁的内壁开设有若干缺口,两条所述平行梁的缺口位置对称设置。
4.如权利要求1所述的应变式微量称重装置，其特征在于，所述固定端与所述平行梁之间开设有应力隔断槽，所述应力隔断槽将固定端上的固定螺孔与平行梁隔开。
5.如权利要求1所述的应变式微量称重装置，其特征在于，两个所述平行梁之间设有过载保护梁，所述过载保护梁的一端与所述固定端固定连接，另一端靠近所述加载端并悬空设置，所述过载保护梁的端头部设置有过载保护结构，所述过载保护结构包括凸起和与所述凸起相对的凹槽，所述凸起一体成型于所述过载保护梁上，所述凹槽设置在所述平行梁上，在零负载的状态下，所述凸起与所述凹槽之间留有间隙。
6.如权利要求1所述的应变式微量称重装置，其特征在于，所述壳体包括底板和扣合在底板上的外壳，所述底板和外壳可拆卸连接，所述外壳上设置有供所述加载平台穿过的通孔和供所述传感器传递信号的接口。
7.如权利要求6所述的应变式微量称重装置，其特征在于，在所述外壳上通孔的外周设置有防风圈。
8.如权利要求6所述的应变式微量称重装置，其特征在于，所述接口外侧设置有用于封堵接口的堵头，所述堵头通过线绳和带孔螺栓连接在所述底板上。
9.一种应变式微量称重单元，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的称重装置，所述测量板上包括信号接收模块、电路放大模块、电路滤波模块、模数转换模块、信号压缩模块；
所述信号接收模块用于接收所述惠斯通电桥检测出因形变产生的应变电信号，所述电信号的峰值为2.0mv；
所述电路放大模块将峰值为2.0mv的电信号放大至1V输出；
所述电路滤波模块将放大后的1V电信号滤波处理，去除干扰信号；
所述模数转换模块通过数字卷积整合，将滤波后的1V电信号转换成5000万个数字信号；
所述压缩模块将5000万个数字信号压缩整合最终形成50万个数字信号。
10.如权利要求9所述的应变式微量称重装置，其特征在于，所述电源板上还设置有电源防护模块，所述电源防护模块将输入的9～36V的直流电稳压过滤后输出稳定的12V直流电。
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