CN113639841A - 集成式高精度称重模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集成式高精度称重模块，其包括壳体、电磁力传感器、PCB板、秤盘组件、支撑环和挡风环，电磁力传感器和PCB板安装在壳体内，且电磁力传感器的承载头由壳体的上端部向上穿出；支撑环套设在承载头上，秤盘组件安装在承载头上，使得支撑环位于秤盘组件和壳体之间，挡风环环绕设置在秤盘组件的四周，位于支撑环上；壳体、支撑环和挡风环之间形成一第一气流通道，壳体内的至少部分气流由第一气流通道流出至外部。本发明实现了电子单元内置，可以大大减少客户现场安装时，需外接电气盒，带来的空间上的限制和线缆的繁琐，并可以显著的减少电子器件的热量传递，传感器周围的温度梯度就会大大减少，从而保证了计量性能。

Description

集成式高精度称重模块

技术领域

本发明涉及高精度工业称重装置领域，特别涉及一种集成式高精度称重模块。

背景技术

在高精度工业称重装置领域中，高精度模块对环境的影响特别敏感，例如环境的温度，湿度和空气中热对流，气压等等都会影响称重的精度，所以市场上对于高精度模块都会将电子单元外置，以减少热量的传导和电磁的干扰，从而带来零件数量多，安装繁琐等等不便的地方。

在现有技术中，对于高精度模块，主要存在以下一个问题：

首先是温度梯度的问题，整个模块，热量的最大来源是电路板，目前市场上的产品都是将电路板外置在独立的电气盒里，以免热量传导和辐射到传感器。这种结构导致结构繁琐，零件数量多等问题。

其次在罩壳内、外的热量交换也是关键技术难点，通常热对流对高精度模块的影响也很大。当模块一通电，电子器件和传感器会产生热量，导致模块腔内产生一定的空气流动，这时需要将空气通过孔散发到空气中，让模块腔内达到平衡，然而这个散发过程会对秤盘造成扰动。

有鉴于此，本领域技术人员改进了高精度称重模块的结构，以期克服上述技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中高精度称重模块的结构繁琐，热对流影响大等缺陷，提供一种集成式高精度称重模块。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种集成式高精度称重模块，其特点在于，所述集成式高精度称重模块包括壳体、电磁力传感器、PCB板、秤盘组件、支撑环和挡风环，所述电磁力传感器和所述PCB板安装在所述壳体内，且所述电磁力传感器的承载头由所述壳体的上端部向上穿出；

所述支撑环套设在所述承载头上，所述秤盘组件安装在所述承载头上，使得所述支撑环位于所述秤盘组件和所述壳体之间，所述挡风环环绕设置在所述秤盘组件的四周，位于所述支撑环上；

所述壳体、所述支撑环和所述挡风环之间形成一第一气流通道，当所述集成式高精度称重模块通电时，所述壳体内的至少部分气流由所述第一气流通道流出至外部。

根据本发明的一个实施例，所述秤盘组件包括秤盘和秤盘支架，所述秤盘支架安装在所述承载头上，所述秤盘安装在所述秤盘支架上。

根据本发明的一个实施例，所述壳体包括底板和罩壳，所述电磁力传感器和所述PCB板安装在所述底板上，所述罩壳罩设在所述电磁力传感器和所述PCB板的外部，与所述底板连接；

所述罩壳的上端面开设有一通孔，所述承载头由所述通孔穿出。

根据本发明的一个实施例，所述支撑环包括安装部和支撑板，所述安装部设置在所述支撑板上，所述支撑环通过所述安装部套设在所述承载头上，与所述承载头之间间隙配合；

所述支撑板上开设有多个气道孔，所述气道孔环绕在所述安装部的四周，所述气道孔的外围设置有一圈向上延伸的凸起，使得所述凸起和所述安装部之间形成一流道，且所述气道孔与所述通孔连通；

所述挡风环的下部与所述支撑环的上部之间间隙配合形成一第一间隙通道，所述第一气流通道由所述流道和所述第一间隙通道连通形成。

根据本发明的一个实施例，所述气道孔为腰型孔。

根据本发明的一个实施例，所述安装部包括第一安装部和第二安装部，所述第一安装部沿所述支撑板向上延伸，所述第二安装部沿所述支撑板向下延伸，所述第一安装部位于所述罩壳外部，所述第二安装部位于所述罩壳内部，且所述第一安装部的外直径大于所述第二安装部的外直径。

根据本发明的一个实施例，所述安装部和所述承载头之间形成第二间隙通道；

所述挡风环套设在所述第一安装部上，所述挡风环和所述秤盘组件之间形成第三间隙通道，所述第二间隙通道和所述第三间隙通道连通，形成第二气流通道。

根据本发明的一个实施例，所述挡风环包括两个同心的外圆柱体环和内圆柱体环，所述内圆柱体环和所述外圆柱体环之间通过一圆环板连接，使得所述内圆柱体环和所述外圆柱体环之间形成一上部空腔和一下部空腔，所述第一间隙通道位于所述下部空腔内。

根据本发明的一个实施例，所述秤盘的外端部至少部分地位于所述上部空腔内。

根据本发明的一个实施例，所述外圆柱体环上开设有多个防溢胶孔，所述防溢胶孔位于所述下部空腔部分处。

根据本发明的一个实施例，所述底板上设置有一隔热板，所述隔热板将所述电磁力传感器和所述PCB板隔离成位于两个独立的空间内。

本发明的积极进步效果在于：

本发明集成式高精度称重模块本发明是将电子单元内置，一种新型的紧凑型设计，通过电磁力补偿技术并达到高精度的称重性能，方便客户的安装和维护。这种结构实现了电子单元内置，可以大大减少客户现场安装时，需外接电气盒，带来的空间上的限制和线缆的繁琐，并且又能保证精度为0.01mg的计量性能。其外观结构紧凑，适合大多数极具挑战性的应用环境，所需空间小。

同时，所述集成式高精度称重模块通过隔热板把电子器件和关键部件传感器隔离成两个独立的空间，隔热板的材料为导电性POM，热阻系数大。这样更可以显著的减少电子器件的热量传递，传感器周围的温度梯度就会大大减少，从而保证了计量性能。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本发明集成式高精度称重模块的结构示意图。

图2为图1中E部分的放大示意图。

图3为本发明集成式高精度称重模块去掉罩壳后的立体图。

图4为本发明集成式高精度称重模块中支撑环的结构示意图一。

图5为本发明集成式高精度称重模块中支撑环的结构示意图二。

图6为本发明集成式高精度称重模块中挡风环的结构示意图一。

图7为本发明集成式高精度称重模块中挡风环的结构示意图二。

【附图标记】

壳体 10

电磁力传感器 20

PCB板 30

秤盘组件 40

支撑环 50

挡风环 60

承载头 21

第一气流通道 A

秤盘 41

秤盘支架 42

底板 11

罩壳 12

通孔 121

安装部 51

支撑板 52

气道孔 53

凸起 54

第一间隙通道 b

第一气流通道 A

流道 a

第一安装部 511

第二安装部 512

第二间隙通道 c

第三间隙通道 d

第二气流通道 B

外圆柱体环 61

内圆柱体环 62

圆环板 63

上部空腔 64

下部空腔 65

防溢胶孔 611

隔热板 70

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。

此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。

此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

图1为本发明集成式高精度称重模块的结构示意图。图2为图1中E部分的放大示意图。图3为本发明集成式高精度称重模块去掉罩壳后的立体图。

如图1至图3所示，集成式高精度称重模块为电子单元内置的高精度模块，最大载荷200g，精度达到0.01mg。类似这种高精度传感器和模块，温度梯度和热对流，热辐射对称重精度影响比较大，所以要降低传感器周围的温度梯度，快速热量交换是本发明的关键。

本发明公开了一种集成式高精度称重模块，其包括壳体10、电磁力传感器20、PCB板30、秤盘组件40、支撑环50和挡风环60，将电磁力传感器20和PCB板30安装在壳体10内，且电磁力传感器20的承载头21由壳体10的上端部向上穿出。支撑环50套设在承载头21上，秤盘组件40安装在承载头21上，使得支撑环50位于秤盘组件40和壳体10之间，挡风环60环绕设置在秤盘组件40的四周，位于支撑环50上。壳体10、支撑环50和挡风环60之间形成一第一气流通道A，当所述集成式高精度称重模块通电时，壳体10内的至少部分气流由第一气流通道A流出至外部。

优选地，秤盘组件40包括秤盘41和秤盘支架42，秤盘支架42安装在承载头21上，秤盘41安装在秤盘支架42上。

此处壳体10优选地包括底板11和罩壳12，将电磁力传感器20和PCB板30安装在底板11上，罩壳12罩设在电磁力传感器20和PCB板30的外部，与底板11连接。这里的罩壳12与底板11均优选为不锈钢材料制成。同时，在罩壳12的上端面开设有一通孔121，将承载头21由通孔121穿出。

图4为本发明集成式高精度称重模块中支撑环的结构示意图一。图5为本发明集成式高精度称重模块中支撑环的结构示意图二。图6为本发明集成式高精度称重模块中挡风环的结构示意图一。图7为本发明集成式高精度称重模块中挡风环的结构示意图二。

如图4至图7所示，本发明的实施例中支撑环50包括安装部51和支撑板52，将安装部51设置在支撑板52上，支撑环50通过安装部51套设在承载头21上，与承载头21之间间隙配合。在支撑板52上开设有多个气道孔53，气道孔53环绕在安装部51的四周，气道孔53的外围设置有一圈向上延伸的凸起54，使得凸起54和安装部51之间形成一流道a，且气道孔53与通孔121连通。挡风环60的下部与支撑环50的上部之间间隙配合形成一第一间隙通道b，第一气流通道A由流道a和第一间隙通道b连通形成。此处气道孔53优选为腰型孔。

优选地，安装部51包括第一安装部511和第二安装部512，第一安装部511沿支撑板52向上延伸，第二安装部512沿支撑板52向下延伸，第一安装部511位于罩壳12的外部，第二安装部512位于罩壳12的内部，且第一安装部511的外直径大于第二安装部512的外直径。

进一步地，安装部51和承载头21之间形成第二间隙通道c，挡风环60套设在第一安装部511上，挡风环60和秤盘组件40之间形成第三间隙通道d，第二间隙通道c和第三间隙通道d连通，形成第二气流通道B。

更进一步地，挡风环60优选地包括两个同心的外圆柱体环61和内圆柱体环62，在内圆柱体环62和外圆柱体环61之间通过一圆环板63连接，使得内圆柱体环62和外圆柱体环61之间形成一上部空腔64和一下部空腔65，第一间隙通道b位于下部空腔65内。秤盘41的外端部至少部分地位于上部空腔64内。

另外，在外圆柱体环61上还开设有多个防溢胶孔611，防溢胶孔611位于下部空腔65部分处。

此外，本发明集中式高精度称重模块的另一个特别之处在于，在底板11上还设置有一隔热板70，通过隔热板70将电磁力传感器20和PCB板30隔离成位于两个独立的空间内。

具体地说，本实施例中优选地将电磁力传感器20安装在底板11上，再安装PCB板30到隔热板70，通过隔热板70把电子器件和关键部件传感器隔离成两个独立的空间。此处隔热板70的材料优选为导电性POM(聚甲醛)，热阻系数大，可以显著的减少电子器件的热量传递，传感器周围的温度梯度就会大大减少，从而保证了计量性能。

根据上述结构描述，结合图2所示，箭头P1表示的是由当模块通电时，电子器件和传感器会产生热量，导致模块腔内产生一定的空气流动，通过图2中所示的支撑环的腰孔沿箭头P1将大量的热量与外界交换，让小部分的热量从箭头P2与外界交换，减少了空气流动对秤盘的干扰。

进一步详细地说，对于高精度模块，首先要解决的是温度梯度的问题，整个模块，热量的最大来源是电路板，目前市场上的产品都是将电路板外置在独立的电气盒里，以免热量传导和辐射到传感器。因此本发明集中式高精度称重模块引入了导电性POM(即隔热板)，隔断电路板和传感器之间，POM的材料属性，导热系数小，能有效的阻断电路板的热量传导到传感器周围，从而降低了传感器周围的温度梯度，导电性POM还能有效的抗电磁干扰。罩壳和底板均优选地采用了不锈钢材料，这样可以减少外界环境和传感器的热量交换。同时保证传感器底部的平面度。

其次，罩壳内、外的热量交换也是关键，本发明集中式高精度称重模块设计了迷宫型秤盘结构，让罩壳内的热量能与外面的空气进行热交换，同时又不能直接影响秤盘，如果空气流动直接对向秤盘，会影响称重的精度。

另外，降低传感器周围的温度梯度，快速热量交换也为本发明集中式高精度称重模块的关键。所述集中式高精度称重模块将电子单元和传感器都放在同一罩壳内，通过中间隔热板的设计，降低了温度梯度，这样在计量时就不会受到温度的影响。当然，以上的隔热板仅仅是用来说明本发明的实例，类似这种隔热板还有很多类似的材料及形式变化和替换。因此，只要在与本发明解决核心问题上提出用隔热的方法，使用的类似材料或者结构的变型都应当在本申请的保护范围内。

此外，热对流对高精度模块的影响也很大，当模块一通电，电子器件和传感器会产生热量，导致模块腔内产生一定的空气流动，这时需要将空气通过孔散发到空气中，让模块腔内达到平衡，然而这个散发过程会对秤盘造成扰动。因此，本发明集中式高精度称重模块中的支撑环开设了多个气道孔，例如腰型孔，让大量的空气从腰孔流动，直接与外界空气交换，而不直接流动到秤盘，减少对秤盘的干扰。而只有小部分的热空气从承载头和挡风环的间隙流动，这样就显著的减少了热空气流动对秤盘的影响。

综上所述，本发明集成式高精度称重模块本发明是将电子单元内置，一种新型的紧凑型设计，通过电磁力补偿技术并达到高精度的称重性能，方便客户的安装和维护。这种结构实现了电子单元内置，可以大大减少客户现场安装时，需外接电气盒，带来的空间上的限制和线缆的繁琐，并且又能保证精度为0.01mg的计量性能。其外观结构紧凑，适合大多数极具挑战性的应用环境，所需空间小。

同时，所述集成式高精度称重模块通过隔热板把电子器件和关键部件传感器隔离成两个独立的空间，隔热板的材料为导电性POM，热阻系数大。这样更可以显著的减少电子器件的热量传递，传感器周围的温度梯度就会大大减少，从而保证了计量性能。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种集成式高精度称重模块，其特征在于，所述集成式高精度称重模块包括壳体、电磁力传感器、PCB板、秤盘组件、支撑环和挡风环，所述电磁力传感器和所述PCB板安装在所述壳体内，且所述电磁力传感器的承载头由所述壳体的上端部向上穿出；

所述支撑环套设在所述承载头上，所述秤盘组件安装在所述承载头上，使得所述支撑环位于所述秤盘组件和所述壳体之间，所述挡风环环绕设置在所述秤盘组件的四周，位于所述支撑环上；

所述壳体、所述支撑环和所述挡风环之间形成一第一气流通道，当所述集成式高精度称重模块通电时，所述壳体内的至少部分气流由所述第一气流通道流出至外部。

2.如权利要求1所述的集成式高精度称重模块，其特征在于，所述秤盘组件包括秤盘和秤盘支架，所述秤盘支架安装在所述承载头上，所述秤盘安装在所述秤盘支架上。

3.如权利要求2所述的集成式高精度称重模块，其特征在于，所述壳体包括底板和罩壳，所述电磁力传感器和所述PCB板安装在所述底板上，所述罩壳罩设在所述电磁力传感器和所述PCB板的外部，与所述底板连接；

所述罩壳的上端面开设有一通孔，所述承载头由所述通孔穿出。

4.如权利要求3所述的集成式高精度称重模块，其特征在于，所述支撑环包括安装部和支撑板，所述安装部设置在所述支撑板上，所述支撑环通过所述安装部套设在所述承载头上，与所述承载头之间间隙配合；

所述支撑板上开设有多个气道孔，所述气道孔环绕在所述安装部的四周，所述气道孔的外围设置有一圈向上延伸的凸起，使得所述凸起和所述安装部之间形成一流道，且所述气道孔与所述通孔连通；

所述挡风环的下部与所述支撑环的上部之间间隙配合形成一第一间隙通道，所述第一气流通道由所述流道和所述第一间隙通道连通形成。

5.如权利要求4所述的集成式高精度称重模块，其特征在于，所述气道孔为腰型孔。

6.如权利要求4所述的集成式高精度称重模块，其特征在于，所述安装部包括第一安装部和第二安装部，所述第一安装部沿所述支撑板向上延伸，所述第二安装部沿所述支撑板向下延伸，所述第一安装部位于所述罩壳外部，所述第二安装部位于所述罩壳内部，且所述第一安装部的外直径大于所述第二安装部的外直径。

7.如权利要求6所述的集成式高精度称重模块，其特征在于，所述安装部和所述承载头之间形成第二间隙通道；

所述挡风环套设在所述第一安装部上，所述挡风环和所述秤盘组件之间形成第三间隙通道，所述第二间隙通道和所述第三间隙通道连通，形成第二气流通道。

8.如权利要求7所述的集成式高精度称重模块，其特征在于，所述挡风环包括两个同心的外圆柱体环和内圆柱体环，所述内圆柱体环和所述外圆柱体环之间通过一圆环板连接，使得所述内圆柱体环和所述外圆柱体环之间形成一上部空腔和一下部空腔，所述第一间隙通道位于所述下部空腔内。

9.如权利要求8所述的集成式高精度称重模块，其特征在于，所述秤盘的外端部至少部分地位于所述上部空腔内。

10.如权利要求8所述的集成式高精度称重模块，其特征在于，所述外圆柱体环上开设有多个防溢胶孔，所述防溢胶孔位于所述下部空腔部分处。

11.如权利要求3所述的集成式高精度称重模块，其特征在于，所述底板上设置有一隔热板，所述隔热板将所述电磁力传感器和所述PCB板隔离成位于两个独立的空间内。

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