CN111412967B - 一种五柱式称重传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五柱式称重传感器，涉及称重传感器技术领域；一种五柱式称重传感器，包括弹性体、位于弹性体上的四个应变计，所述弹性体包括上段、下段、呈长方体的中柱、四根边柱，所述中柱、边柱位于上段与下段之间，所述中柱、边柱顶端均固接在上段底端，所述中柱、边柱底端均固接在下段顶端，所述边柱以中柱的轴为中心轴环形阵列布置，所述应变计分别位于中柱的四个侧面，所述边柱上均设有半导体应变计，所述四个应变计相互连接位于一个惠斯通电桥上，所述半导体应变计相互串联构成一个半导体串，所述半导体串位于惠斯通电桥的输入端或者输出端上，所述半导体串两端并联有一个固定电阻。本发明测量准确。

Description

一种五柱式称重传感器

技术领域

本发明属于称重传感器技术领域，特别涉及一种五柱式称重传感器。

背景技术

目前，柱式传感器广泛应用于各种汽车衡、轨道衡、轴重秤、料罐秤等各种电子称重设备。柱式传感器一般都为双摇柱结构，其弹性体都是单个纯柱体或剪柱体的结构。使用的时候，荷载的合力方向必须与弹性体同轴，如果合力的方向与弹性体的轴线产生偏移，则弹性体会受到弯矩，弹性体发生弯曲，弹性体上的应变计应变不一致，将会导致输出端电压偏小。

另外，在计算应变计电压时只引用其长度变化，而忽略其变形产生的宽度变化（泊松效应），因此输出端电压与真实值相比偏小。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术在荷载倾斜或者偏载的情况下测量不准以及忽略应变计宽度变化测量不准的缺点，提出一种五柱式称重传感器，测量准确。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种五柱式称重传感器，包括弹性体、位于弹性体上的四个应变计，所述弹性体包括上段、下段、呈长方体的中柱、四根边柱，所述中柱、边柱位于上段与下段之间，所述中柱、边柱顶端均固接在上段底端，所述中柱、边柱底端均固接在下段顶端，所述边柱以中柱的轴为中心轴环形阵列布置，所述应变计分别位于中柱的四个侧面，所述边柱上均设有半导体应变计，所述四个应变计相互连接位于一个惠斯通电桥上，所述半导体应变计相互串联构成一个半导体串，所述半导体串位于惠斯通电桥的输入端或者输出端上，所述半导体串两端并联有一个固定电阻。在偏载或倾斜的时候，半导体串和固定电阻并联组成的电阻会减小，分压减小，增大了总输出电压，从而实现了补偿作用；当正压的时候，由泊松效应引起的误差也可以通过半导体串和固定电阻补偿，固定电阻的电阻通过试验得到。

作为优选，弹性体下方设有支撑板，所述支撑板上设有定位槽，所述弹性体底端位于定位槽内并抵靠在定位槽的槽底上，所述弹性体的下段外周设有呈环形的凸台，所述凸台与支撑板之间设有防倾套，所述防倾套套设在下段上，所述防倾套包括橡胶套、位于橡胶套内的钢套，所述凸台在钢套对应位置设有第一卡槽，所述钢套上端面伸出橡胶套并插入第一卡槽内，所述支撑板在钢套对应位置设有第二卡槽，所述钢套下端面伸出橡胶套并插入第二卡槽，所述橡胶套顶端抵靠在凸台上，所述橡胶套底端抵靠在支撑板上。定位槽起到定位的作用，防倾套防止弹性体发生倾斜，当弹性体发生倾斜的时候，防倾套一侧会严重受压从而对凸台施加较大的弹力防止弹性体发生倾斜，另外，由于钢套的存在，其对凸台施加的弹力更大，而第一卡槽和第二卡槽的存在，钢套不会滑动，保证防倾套稳定。

作为优选，上段的侧面为圆柱面，所述边柱的横截面为扇形，所述扇形的圆心角为直角，所述扇形的圆弧位于上段的圆柱面上，所述扇形的其中一条直角边与边柱的其中一个侧面平行，所述下段包括从上到下布置的第一分段、第二分段、第三分段，所述第一分段的侧面位于上述圆柱面上，所述第一分段的底端面在第一分段与第二分段的侧面之间构成所述凸台，所述第三分段位于定位槽内。具有对称性，同时方便加工。

作为优选，第二分段为与第一分段同轴的圆柱体，所述防倾套套设在第二分段上并与第二分段适配。结构简单。

作为优选，第三分段的横截面为矩形，所述第三分段的底端呈凸球面状，所述定位槽的横截面与第三分段适配。第三分段与定位槽的配合可以防止弹性体发生转动。

作为优选，弹性体上套设有呈喇叭形的防水罩，所述防水罩面积大的一端朝下，所述防水罩另一端固接在上段的侧面上，所述防水罩下端设有呈环形的薄膜，所述薄膜外缘与防水罩的下端固接，所述薄膜内缘与下段的侧面固接。防水防尘，水落到防水罩沿着表面下落。不会落到定位槽内。

作为优选，定位槽的槽底为平面状。方便加工。

作为优选，弹性体为一体成型结构。方便加工。

本发明的有益效果是：本发明提出一种五柱式称重传感器，测量准确；防水防尘防倾斜，结构简单。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为支撑板的俯视图；

图4为图1的B-B剖视图；

图5为本发明的电路示意图。

图中：弹性体1、上段3、下段4、中柱5、边柱6、应变计7、半导体应变计8、支撑板11、定位槽12、凸台13、防倾套14、钢套16、第一卡槽17、第二卡槽18、第一分段19、第二分段20、第三分段21、防水罩22、薄膜23、橡胶套24、固定电阻25。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细阐述：

实施例：

参见图1至图5，一种五柱式称重传感器，包括一体成型的弹性体1、位于弹性体1上的四个应变计7，所述弹性体1包括上段3、下段4、呈长方体的中柱5、四根边柱6，所述中柱5、边柱6位于上段3与下段4之间，上段3的侧面为圆柱面，所述边柱6的横截面为扇形，所述扇形的圆心角为直角，所述扇形的圆弧位于上段3的圆柱面上，所述扇形的其中一条直角边与边柱6的其中一个侧面平行，所述下段4包括从上到下布置的第一分段19、第二分段20、第三分段21，第三分段21的横截面为矩形，所述第三分段21的底端呈凸球面状，所述第一分段19的侧面位于上述圆柱面上，第二分段20为与第一分段19同轴的圆柱体，所述中柱5、边柱6顶端均固接在上段3底端，所述中柱5、边柱6底端均固接在下段4顶端，所述边柱6以中柱5的轴为中心轴环形阵列布置，四个应变计7分别位于中柱5的四个侧面上，所述边柱6上均设有半导体应变计8，所述四个应变计7相互连接位于一个惠斯通电桥上，所述半导体应变计8相互串联构成一个半导体串，所述半导体串位于惠斯通电桥的输入端或者输出端上，所述半导体串两端并联有一个固定电阻25；弹性体1下方设有支撑板11，所述支撑板11上设有定位槽12，定位槽12的槽底为平面状；所述弹性体1底端位于定位槽12内并抵靠在定位槽12的槽底上，所述定位槽12的横截面与第三分段21适配；第三分段21位于定位槽12内；所述弹性体1的下段4外周设有呈环形的凸台13，所述第一分段19的底端面在第一分段19与第二分段20的侧面之间构成所述凸台13，所述凸台13与支撑板11之间设有防倾套14，所述防倾套14套设在下段4上，防倾套14套设在第二分段20上并与第二分段20适配；所述防倾套14包括橡胶套24、位于橡胶套24内的钢套16，所述凸台13在钢套16对应位置设有第一卡槽17，所述钢套16上端面伸出橡胶套24并插入第一卡槽17内，所述支撑板11在钢套16对应位置设有第二卡槽18，所述钢套16下端面伸出橡胶套24并插入第二卡槽18，所述橡胶套24顶端抵靠在凸台13上，所述橡胶套24底端抵靠在支撑板11上。

弹性体1上套设有呈喇叭形的防水罩22，所述防水罩22面积大的一端朝下，所述防水罩22另一端固接在上段3的侧面上，所述防水罩22下端设有呈环形的薄膜23，所述薄膜23外缘与防水罩22的下端固接，所述薄膜23内缘与下段4的侧面固接。

实施例原理：

将半导体串与固定电阻并联构成的电阻视为自补偿电阻。

自补偿电阻可以连接在输出端也可以连接在输入端，这里假定连接在输出端做展开。

将弹性体1竖直放置，当弹性体1垂直受力的时候，合力通过弹性体1的轴，此时，应变计7受力均匀，半导体应变计8受力均匀，此时，半导体应变计8的电阻同步减小，半导体串的电阻减小，自补偿电阻的电阻也减小，因此对输出端的分压也就减小，从而使总输出电压呈增大趋势变化，起到补偿电压的作用，以减少中柱泊松效应所产生的电压误差。

当传感器出现倾斜或偏载时，半导体应变计、应变计应变不一致，半导体串的电阻呈梯度式减小，自补偿电阻的电阻也会出现相应的减小，对输出端的分压也就出现相应的减小，从而使总输出电压呈梯度式增大趋势变化，因此更大的提升了总输出电压，从而对倾斜或偏载导致的输出电压偏小的趋势实现了自补偿增大的作用，可有效避免倾斜或偏载导入的测量误差，上述通过试验来确定固定电阻的电阻大小，可以将由于泊松效应、倾斜或偏载引起的误差补偿到最佳需求，从而提升了传感器的测量准确度。

Claims (6)

1.一种五柱式称重传感器，包括弹性体、位于弹性体上的四个应变计，其特征在于，所述弹性体包括上段、下段、呈长方体的中柱、四根边柱，所述中柱、边柱位于上段与下段之间，所述中柱、边柱顶端均固接在上段底端，所述中柱、边柱底端均固接在下段顶端，所述边柱以中柱的轴为中心轴环形阵列布置，所述应变计分别位于中柱的四个侧面，所述边柱上均设有半导体应变计，所述四个应变计相互连接位于一个惠斯通电桥上，所述半导体应变计相互串联构成一个半导体串，所述半导体串位于惠斯通电桥的输入端或者输出端上，所述半导体串两端并联有一个固定电阻；

所述弹性体上套设有呈喇叭形的防水罩，所述防水罩面积大的一端朝下，所述防水罩另一端固接在上段的侧面上，所述防水罩下端设有呈环形的薄膜，所述薄膜外缘与防水罩的下端固接，所述薄膜内缘与下段的侧面固接；

所述弹性体下方设有支撑板，所述支撑板上设有定位槽，所述弹性体底端位于定位槽内并抵靠在定位槽的槽底上，所述弹性体的下段外周设有呈环形的凸台，所述凸台与支撑板之间设有防倾套，所述防倾套套设在下段上，所述防倾套包括橡胶套、位于橡胶套内的钢套，所述凸台在钢套对应位置设有第一卡槽，所述钢套上端面伸出橡胶套并插入第一卡槽内，所述支撑板在钢套对应位置设有第二卡槽，所述钢套下端面伸出橡胶套并插入第二卡槽，所述橡胶套顶端抵靠在凸台上，所述橡胶套底端抵靠在支撑板上。

2.根据权利要求1所述的一种五柱式称重传感器，其特征在于，所述上段的侧面为圆柱面，所述边柱的横截面为扇形，所述扇形的圆心角为直角，所述扇形的圆弧位于上段的圆柱面上，所述扇形的其中一条直角边与边柱的其中一个侧面平行，所述下段包括从上到下布置的第一分段、第二分段、第三分段，所述第一分段的侧面位于上述圆柱面上，所述第一分段的底端面在第一分段与第二分段的侧面之间构成所述凸台，所述第三分段位于定位槽内。

3.根据权利要求2所述的一种五柱式称重传感器，其特征在于，所述第二分段为与第一分段同轴的圆柱体，所述防倾套套设在第二分段上并与第二分段适配。

4.根据权利要求2所述的一种五柱式称重传感器，其特征在于，所述第三分段的横截面为矩形，所述第三分段的底端呈凸球面状，所述定位槽的横截面与第三分段适配。

5.根据权利要求1所述的一种五柱式称重传感器，其特征在于，所述定位槽的槽底为平面状。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种五柱式称重传感器，其特征在于，所述弹性体为一体成型结构。

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