CN1220389A - 电子秤 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子秤,包括受力时产生长度变化如弹簧一类的弹性装置,检测弹性装置的长度变化并发出感测信号的长度变化检测装置和接收感测信号并换算成重量的信号处理装置。弹性装置一端固定,另一端与长度变化检测装置联结,长度变化检测装置与待测物连接,输出端与信号处理装置的输入端电连接。电子秤利用长度变化检测装置来量测受待测物重量拉力作用而引起的弹性装置的长度变化,进而求出待测物的重量等。体小质轻结构简单。
Description
本发明涉及一种称量装置，更确切地说是涉及一种用于测量物体重量或物体重量变化的电子秤。
一般的电子秤采用压电元件(PIZO)制成，利用压力造成半导体陶瓷元件的电特性变化来量测物体重量。这种方式固然较传统的机械式秤精确，且可取得电信号作为进一步处理或作为其它控制用，但其结构复杂、价格昂贵且体积重量大，在简单应用的称量场合下显得十分不适用。
本发明的目的是设计一种电子秤，具有结构简单、制造费用低廉、称量较机械式秤精确、且体积小重量轻的特点。
本发明的目的是这样实现的，电子秤，其特征在于：包括受力时产生长度变化的弹性装置，检测弹性装置的长度变化并发出感测信号的长度变化检测装置和接收感测信号并换算成重量的信号处理装置；弹性装置一端固定，另一端与长度变化检测装置联结，长度变化检测装置与待测物连接，输出端与信号处理装置的输入端电连接。
所述的弹性装置是弹簧。
本发明的电子秤，利用长度变化检测装置来量测受待测物重量拉力作用所引起的弹性装置的长度变化，进而求出待测物的重量大小及变化量或变化速率，并可将所得结果作为其它控制之用。
下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术
图1是本发明电子秤的原理框图
图2是本发明电子秤第一实施例结构示意图
图3是本发明电子秤第一实施例长度变化检测装置结构示意图
图4是本发明电子秤第一实施例的感测信号波形图
图5是本发明电子秤第一实施例在重量变化时的感测信号波形图
图6是本发明电子秤第二实施例结构示意图
图7是本发明电子秤第三实施例结构示意图
参见图1，本发明的电子秤包括有一个弹性装置10，一个长度变化检测装置11和一个信号处理装置12。
其中，弹性装置10会随外力产生长度变化，弹性装置10一般选择弹簧，其长度变化遵循虎克定理：
外力=-弹性系数×长度变化量外力即为待测物的重量。换言之，当测得的重量越重则弹性装置的长度变化越大。长度变化检测装置11用于检测弹性装置10的长度变化并送出感测信号，该感测信号送至信号处理装置12作进一步的处理或计算，而由量测弹性装置的长度变化量获得待测物的重量或变化量或变化速率。
参见图2、图3，在本发明电子秤的第一实施例中，长度变化检测装置21由绳索211、轴心212、旋转叶片213、感应器214及齿轮组215组成。
待测物23经绳索211与弹性装置20的一端相连，弹性装置20的另一端A则固定不动。绳索211绕过轴心212，该轴心212经齿轮组215连动旋转叶片213，该旋转叶片213可以是一窄缝圆盘213，窄缝圆盘213上均匀分布有窄缝2131。窄缝圆盘213一侧设有一感应器214，该感应器214可以由分别位于窄缝圆盘213两侧的光源2141及感光器2142组成。光源2141发出的光线经窄缝圆盘213上的窄缝2131射向感光器2142。当绳索211被待测物23拉动时将会牵动弹性装置20，使其发生长度变化，同时带动轴心212转动，并经齿轮组215连动窄缝圆盘213转动，利用齿轮组215的齿轮比可以调整灵敏度。
根据虎克定理，弹性装置20的长度变化量正比于待测物23的重量，而轴心212是被绳索211带动的，窄缝圆盘213又与轴心212连动，所以窄缝圆盘213的转动角度与弹性装置20的长度变化置成正比，即与待测物23的重量大小成正比。因此，只要测得窄缝圆盘213的转动角度及角速度，即可换算得知待测物23的重量或变化量或变化速率。\par窄缝圆盘213的转动角度及角速度的量测可参见图3，由于窄缝圆盘213上设置有均匀分布的窄缝2131，故当窄缝圆盘213转动时，窄缝2131会对光源2141所发出的光线产生切割效果(CHOPPING)，感光器2142在接收到被切割过的光线后会产生一感测信号，该感测信号被送到信号处理装置12作进一步的计算处理，以换算得到待测物23的重量大小或变化量大小或变化速率。还可将此换算结果送至显示器(图中未示出)显示，或与预置值比较后发出控制信号，用于发出告警或控制其它外部装置。
参见图4，本发明电子秤第一实施例的感测信号是一脉冲信号，计算该脉冲信号的脉冲个数就可得知窄缝圆盘213的旋转角度，进而得知待测物23的的重量及变化量，还可由脉冲信号的周期得知待测物23的重量变化速率。
参见图5，图中示出在不同重量变化速率下的感测信号波形，其中t2-t3间的波形周期较t1-t2间的大，故t1-t2的重量变化速率较t2-t3间的大，同理t3-t4间的波形周期又比t1-t2间的大。
此外，因弹性装置20的来回振动会引起窄缝圆盘213的来回转动，将会造成对感测信号脉冲的错误计数，产生误差。为了能计算窄缝圆盘213的净旋转角度以消除前述误差，可在感光器2142旁再增加一个感光器2142b,2142b和2142同样接收来自光源2141经窄缝圆盘投射的光线，但两者与窄缝圆盘213的对应位置不同，2142对应在位置a,2142b对应在位置b，当窄缝圆盘213顺时钟方向旋转时，由2142b产生的脉冲信号的相位将超前由2142所产生的信号的相位；反之，若窄缝圆盘213反时钟旋转时则为相位落后。因此由2142b所产生的脉冲信号的相位和2142所产生的脉冲信号的相位的关系，即可判断窄缝圆盘213的旋转方向，从两旋转方向所获得的脉冲计数值的差，可求出窄缝圆盘213的净旋转角度
参见图6，为本发明电子秤的第二实施例。弹性装置20的一端A固定不动，另一端连接一长条物411，长条物411上沿横向分布有黑白相间的条码状标记4111，该条状物411的另一端则设有挂勾4112，用于挂置待测物23。条状物411旁设置感应器412，该感应器412包括同侧设置的光源4121和感光器4122，光源4121发出的光线被条码状标记4111反射至感光器4122，并被感光器4122接收。当待测物23拉动条状物411时，条状物411会牵动弹性装置20使其产生长度变化，如第一实施例中所述，该长度变化正比于待测物23的重量大小。当条状物411被拉动时连带使条码状标记4111产生移动，感应器412检测到条码状标记4111黑白条纹对光线的不同反射率，故感应器412将会因条码状标记4111的移动而产生如图4、图5的感测信号，该感测信号在信号处理装置中作进一步的计算处理，换算得到待测物23的重量、变化量或变化速率。也可在感光器4122旁另加一感光器4122b，以消除因弹性装置20的振动所产生的误差，其工作原理同第一实施例。
参见图7，为本发明电子秤的第三实施例。条状物511是一齿条，其上分布有齿沟5111，一齿轮组512和齿沟5111齿合并连动一叶片513。当弹性装置20受待测物23拉动产生长度变化时，叶片513会被带动而旋转一定角度，并通过一长臂5141拔动一微动开关514，使微动开关514连续开闭，产生如图4、图5中所示的感测信号，该感测信号送至信号处理装置作进一步的计算处理，换算得到待测物的重量、变化量或变化速率。同样，为了消除因弹性装置20振动所造成的计数误差，微动开关514可选用双向开关，即当叶片513顺时钟旋转时会向一个方向拔动微动开关514，而当叶片513逆时钟旋转时则向另一方向拔动微动开关514。本实施例中，微动开关514可改用第一实施例中由光源2141及感光器2142组成的感应器214，在此情况下，叶片513可改用第一实施例中的窄缝圆盘213。当然，第一实施例中的窄缝圆盘213也可改用本实施例中的叶片513，而感应器214也可改用微动开关514。
本发明以简单的结构精确测量物体的重量及重量的变化率，有低成本、体积小、重量轻的特点，还可将量测结果用于其它控制使用。
Claims (16)
1．一种电子秤，其特征在于：包括受力时产生长度变化的弹性装置，检测弹性装置的长度变化并发出感测信号的长度变化检测装置和接收感测信号并换算成重量的信号处理装置；弹性装置一端固定，另一端与长度变化检测装置联结，长度变化检测装置与待测物连接，输出端与信号处理装置的输入端电连接。
2．根据权利要求1所述的电子秤，其特征在于：所述的弹性装置是弹簧。
3．根据权利要求1所述的电子秤，其特征在于：所述的长度变化检测装置包括有一长条物，长条物一端连接待测物，长条物另一端连接所述的弹性装置。
4．根据权利要求3所述的电子秤，其特征在于：所述的长条物上均匀分布有条码状标记。
5．根据权利要求1或4所述的电子秤，其特征在于：所述的长度变化检测装置还包括有感应器，由设置在所述长条物一侧的光源及感光器组成。
6．根据权利要求3所述的电子秤，其特征在于：所述的长条物是一齿条，齿条上设置有齿沟。
7．根据权利要求1或6所述的电子秤，其特征在于：所述的长度变化检测装置还包括有与所述齿条的齿沟啮合的齿轮组，与齿轮组连动的旋转叶片，和设置在旋转叶片一侧用于检测旋转叶片转动而发出感测信号的感应器。
8．根据权利要求7所述的电子秤，其特征在于：所述的感应器是一受所述旋转叶片拔动的微动开关或双向微动开关。
9．根据权利要求7所述的电子秤，其特征在于：所述的感应器由光源及感光器组成，光源与感光器相对分设在所述旋转叶片的两侧。
10．根据权利要求3所述的电子秤，其特征在于：所述的长条物是一绳索。
11．根据权利要求1或10所述的电子秤，其特征在于：所述的长度变化检测装置还包括有轴心、旋转叶片和感应器，所述的绳索绕过轴心，所述的旋转叶片与轴心连动旋转，所述的感应器设置在旋转叶片侧。
12．根据权利要求11所述的电子秤，其特征在于：所述的旋转叶片是一窄缝圆盘，窄缝圆盘上均匀分布有窄缝。
13．根据权利要求11所述的电子秤，其特征在于：所述的感应器由光源及感光器组成，光源及感光器相对分设在所述旋转叶片的两侧。
14．根据权利要求11所述的电子秤，其特征在于：还包括有与所述轴心连动并与所述旋转叶片啮合的齿轮组。
15．根据权利要求5所述的电子秤，其特征在于：所述的感光器有两个，成并列设置。
16．根据权利要求9或13所述的电子秤，其特征在于：所述的感光器有两个，成并列发置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 97121739 CN1220389A (zh) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 电子秤 |
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Family Applications (1)
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| CN102445259A (zh) * | 2010-10-14 | 2012-05-09 | 廖明忠 | 一种重量测量方法和装置 |
| CN107870027A (zh) * | 2017-09-04 | 2018-04-03 | 东莞技研新阳电子有限公司 | 一种细长物料称重装置 |
| CN110857883A (zh) * | 2018-08-22 | 2020-03-03 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 一种行车称重系统校准方法 |
| CN113100627A (zh) * | 2021-03-10 | 2021-07-13 | 华帝股份有限公司 | 一种应用于烹饪设备的机械式称重装置 |
| CN114965927A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-08-30 | 鲁东大学 | 一种便携式水质观测设备 |
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1997
- 1997-12-19 CN CN 97121739 patent/CN1220389A/zh active Pending
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