CN205138701U - 张力传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种张力传感器，包括弹性件和与所述弹性件定位连接的测力杆，所述弹性件由金属材质一次成型，其包括本体和动力臂，其中，所述本体为四边形体，其上形成有一呈Ⅰ字型的镂空部，所述动力臂为长条形，其活动内置于所述本体的镂空部中，且所述动力臂长度方向的一端还与所述镂空部的内侧边缘一体连接；还在所述本体上并靠近于所述镂空部的四角部分的位置处各分别定位设置有一应变电阻，且四个所述应变电阻互连形成一个惠斯顿电桥；所述测力杆的一端定位连接于所述动力臂上；相较于现有技术，该张力传感器不仅实现对张力的大小变化进行精确测量，还耐力冲击性强，不易损坏，能够适用于更大范围的力测量中。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域，具体提供一种应用在丝线张力、拉力等测量的张力传感器。
背景技术
现有技术中，张力传感器大多利用霍尔效应原理来实现张力的测量，其工作原理为：被测物体通过弹簧片或其它机械结构，来改变机械结构中的磁性材料位置，然后使用霍尔效应感应芯片检测磁场强度的变化，并输出对应的模拟电信号，进而反应出张力的变化，从而实现张力检测的目的。但这种张力测量方法存在有以下缺点：1)磁性材料随着时间会发生退磁现象，磁场强度下降，从而使测量数据发生偏移；2)弹簧片等弹性材料在反复形变后，会发生老化，从而对张力作用产生的形变发生改变，造成测量数据发生偏差。
发明内容
为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种张力传感器，该张力传感器测量精确、测量响应速度快、稳定性高。
本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种张力传感器，包括弹性件和与所述弹性件定位连接的测力杆，所述弹性件由金属材质一次成型，其包括本体和动力臂，其中，所述本体为四边形体，其上形成有一呈Ⅰ字型的镂空部，所述动力臂为长条形，其活动内置于所述本体的镂空部中，且所述动力臂长度方向的一端还与所述镂空部的内侧边缘一体连接；还在所述本体上并靠近于所述镂空部的四角部分的位置处各分别定位设置有一应变电阻，且四个所述应变电阻互连形成一个惠斯顿电桥；所述测力杆的一端定位连接于所述动力臂上。
作为本实用新型的进一步改进，所述本体为长方体结构；所述镂空部由两个并排设置并均沿所述本体宽度方向延伸的长条形镂空孔、以及一个沿所述本体长度方向延伸的长方形镂空孔组成，所述长方形镂空孔设置于两个所述长条形镂空孔之间，且两个所述长条形镂空孔和所述长方形镂空孔依次相互连通；
所述动力臂长度方向的一端与一所述长条形镂空孔的内侧边缘一体连接，所述动力臂长度方向的另一端为自由端，并指向另一所述长条形镂空孔。
作为本实用新型的进一步改进，所述本体具有两个相对的长侧壁和两个相对的短侧壁，四个所述应变电阻对称设置在所述本体的两个长侧壁的外表面上，且同时四个所述应变电阻还分别正对于两个所述长条形镂空孔的两端。
作为本实用新型的进一步改进，所述长条形镂空孔的两端均呈圆弧形；且所述长条形镂空孔两端的切点处至所述本体的两个长侧壁外表面之间的距离满足如下公式：
2m：(x-n)≤80％
式中，m为所述长条形镂空孔两端的切点处至所述本体的两个长侧壁外表面之间的距离，x为所述本体的宽度，n为所述长方形镂空孔的宽度。
作为本实用新型的进一步改进，所述动力臂与所述本体的宽度比例不小于5％。
作为本实用新型的进一步改进，所述测力杆的一端垂直连接于所述动力臂长度方向的另一端上。
本实用新型的有益效果是：相较于现有技术，本实用新型所述的张力传感器具有以下优点：①该张力传感器包括弹性件和测力杆，其中弹性件由金属材质一次成型，其包括本体和动力臂，本体为四边形体，其上形成有一呈Ⅰ字型的镂空部，动力臂为长条形，其活动内置于本体的镂空部中，并还与镂空部的内侧边缘一体连接；还在本体上并靠近于镂空部的四角部分的位置处各分别定位设置有一应变电阻，且四个应变电阻互连形成一个惠斯顿电桥；惠斯通电桥是一个非常灵敏的测量电路，因此，张力的微小变化就可通过惠斯通电桥反映出来，从而实现对张力的大小变化进行精确测量；②弹性件由金属材质一次成型，一方面，弹性件不易变形，当张力作用在弹性件上时，弹性件发生形变，而当失去外力作用后，弹性件就能立即恢复原状，从而使该张力传感器能够长期保持稳定，且对张力变化的响应非常迅速；另一方面，相较于现有技术采用的陶瓷张力应变片，该弹性件耐力冲击性强，不易损坏，能够适用于更大范围的力测量中。
附图说明
图1为本实用新型所述张力传感器的一视角的结构示意图；
图2为本实用新型所述张力传感器的另一视角的结构示意图；
图3为本实用新型所述弹性件的侧视结构示意图。
结合附图，作以下说明：
1——弹性件10——本体
11——动力臂100——镂空部
2——测力杆3——应变电阻
具体实施方式
下面参照图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。
本实用新型所述的一种张力传感器，包括弹性件1和与所述弹性件1定位连接的测力杆2，测力杆2由金属或陶瓷等硬质材料制成，所述弹性件1由金属材质一次成型，其包括本体10和动力臂11，其中，所述本体10为四边形体，其上形成有一呈Ⅰ字型的镂空部100，所述动力臂11为长条形，其活动内置于所述本体10的镂空部100中，镂空部为动力臂产生形变提供了空间，且所述动力臂长度方向的一端还与所述镂空部100的内侧边缘一体连接；还在所述本体10上并靠近于所述镂空部的四角部分的位置处各分别定位设置有一应变电阻3，且四个所述应变电阻3互连形成一个惠斯顿电桥；所述测力杆2的一端定位连接于所述动力臂11上。
在本实施例中，所述本体10为长方体结构；所述镂空部100由两个并排设置并均沿所述本体宽度方向延伸的长条形镂空孔、以及一个沿所述本体长度方向延伸的长方形镂空孔组成，所述长方形镂空孔设置于两个所述长条形镂空孔之间，且两个所述长条形镂空孔和所述长方形镂空孔依次相互连通；
所述动力臂11长度方向的一端与一所述长条形镂空孔的内侧边缘一体连接，所述动力臂11长度方向的另一端为自由端，并指向另一所述长条形镂空孔。
更进一步优选的，所述本体10具有两个相对的长侧壁和两个相对的短侧壁，四个所述应变电阻3对称设置在所述本体10的两个长侧壁的外表面上，且同时四个所述应变电阻3还分别正对于两个所述长条形镂空孔的两端。
更进一步优选的，所述长条形镂空孔的两端均呈圆弧形(还可设计为梯形等其它样式，但这不是本专利技术的重点，故在此不作详述)；且所述长条形镂空孔两端的切点处至所述本体10的两个长侧壁外表面之间的距离满足如下公式：
2m：(x-n)≤80％
式中，m为所述长条形镂空孔两端的切点处至所述本体的两个长侧壁外表面之间的距离，x为所述本体的宽度，n为所述长方形镂空孔的宽度。
在本实施例中，所述动力臂11与所述本体10的宽度比例不小于5％。
在本实施例中，所述测力杆2的一端垂直连接于所述动力臂11长度方向的另一端上。
本实用新型所述张力传感器的工作原理为：被测物体以图2箭头所示方向或箭头所示相反方向施力F于所述测力杆2，测力杆2受力后，带动所述动力臂11发生形变，同时还作用于互连成一个惠斯顿电桥的四个应变电阻；为便于说明，现将四个应变电阻所处的位置定义为A、B、C、D四个位置(如图1所示)，因长条形镂空孔两端的切点处至所述本体的两个长侧壁外表面之间的距离要小于镂空部其它部位至所述本体的两个长侧壁外表面之间的距离，因此A、B、C、D四个位置的形变量显著；另由于弹性件的结构是对称的，因此，A处与C处的形变量相同，B处与D处的形变量相同，相应的，A、C两个位置的电阻值Rac变化相同，B、D两个位置的电阻值Rbd变化相同，但电阻值Rbd的变化大于电阻值Rac，因此便存在电阻变化的差值：△R＝Rbd-Rac，而上述电阻变化的差值△R与张力大小有关，当张力为0时，△R＝0；当张力逐渐增加时，△R也相应的随着增加。因此，本实用新型通过将以上A、B、C、D四个位置的应变电阻组成惠斯通电桥，张力的微小变化就可以通过△R的变化来反映出来，从而实现对张力的大小变化进行精确测量。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，但并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种张力传感器，包括弹性件(1)和与所述弹性件(1)定位连接的测力杆(2)，其特征在于：所述弹性件(1)由金属材质一次成型，其包括本体(10)和动力臂(11)，其中，所述本体(10)为四边形体，其上形成有一呈Ⅰ字型的镂空部(100)，所述动力臂(11)为长条形，其活动内置于所述本体(10)的镂空部(100)中，且所述动力臂长度方向的一端还与所述镂空部(100)的内侧边缘一体连接；还在所述本体(10)上并靠近于所述镂空部的四角部分的位置处各分别定位设置有一应变电阻(3)，且四个所述应变电阻(3)互连形成一个惠斯顿电桥；
所述测力杆(2)的一端定位连接于所述动力臂(11)上。
2.根据权利要求1所述的张力传感器，其特征在于：所述本体(10)为长方体结构；所述镂空部(100)由两个并排设置并均沿所述本体宽度方向延伸的长条形镂空孔、以及一个沿所述本体长度方向延伸的长方形镂空孔组成，所述长方形镂空孔设置于两个所述长条形镂空孔之间，且两个所述长条形镂空孔和所述长方形镂空孔依次相互连通；
所述动力臂(11)长度方向的一端与一所述长条形镂空孔的内侧边缘一体连接，所述动力臂(11)长度方向的另一端为自由端，并指向另一所述长条形镂空孔。
3.根据权利要求2所述的张力传感器，其特征在于：所述本体(10)具有两个相对的长侧壁和两个相对的短侧壁，四个所述应变电阻(3)对称设置在所述本体(10)的两个长侧壁的外表面上，且同时四个所述应变电阻(3)还分别正对于两个所述长条形镂空孔的两端。
4.根据权利要求3所述的张力传感器，其特征在于：所述长条形镂空孔的两端均呈圆弧形；且所述长条形镂空孔两端的切点处至所述本体(10)的两个长侧壁外表面之间的距离满足如下公式：
2m：(x-n)≤80％
式中，m为所述长条形镂空孔两端的切点处至所述本体的两个长侧壁外表面之间的距离，x为所述本体的宽度，n为所述长方形镂空孔的宽度。
5.根据权利要求2所述的张力传感器，其特征在于：所述动力臂(11)与所述本体(10)的宽度比例不小于5％。
6.根据权利要求1所述的张力传感器，其特征在于：所述测力杆(2)的一端垂直连接于所述动力臂(11)长度方向的另一端上。
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| CN201520933065.1U CN205138701U (zh) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | 张力传感器 |
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| CN201520933065.1U CN205138701U (zh) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | 张力传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| CN201520933065.1U Active CN205138701U (zh) | 2015-11-19 | 2015-11-19 | 张力传感器 |
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| CN (1) | CN205138701U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115717951A (zh) * | 2022-10-13 | 2023-02-28 | 无锡盛赛传感科技有限公司 | 高性能压阻式陶瓷张力传感器、其加工工艺及加工用工装 |
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2015
- 2015-11-19 CN CN201520933065.1U patent/CN205138701U/zh active Active
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| CN115717951A (zh) * | 2022-10-13 | 2023-02-28 | 无锡盛赛传感科技有限公司 | 高性能压阻式陶瓷张力传感器、其加工工艺及加工用工装 |
| CN115717951B (zh) * | 2022-10-13 | 2023-11-21 | 无锡盛赛传感科技有限公司 | 高性能压阻式陶瓷张力传感器、其加工工艺及加工用工装 |
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