CN207379643U - 一种力传感器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及称重技术领域，提供了一种力传感器，包括传感器本体和感测模块；传感器本体包括支撑体和悬臂，悬臂设置于支撑体上并包括固定端、自由端、及位于自由端和固定端之间的变形臂；固定端固定在支撑体内侧；自由端用于接受待测力；悬臂受力时产生变形；感测模块包括应变片；应变片固定设置在悬臂上，并对应悬臂变形产生感测信号；感测信号对应了悬臂受力的大小。相比于现有技术，本实用新型的称重传感器结构简单、占用空间小、可靠性高、寿命长、测重准确且不易受到载荷波动的影响。

Description

一种力传感器
技术领域
本实用新型属于称重技术领域，特别涉及一种力传感器。
背景技术
目前电梯称重常采用双层轿底加涡流传感器的称重方法：电梯的轿底为双层结构，双层轿底的中间为称重橡胶，当有载荷加在轿底时，称重橡胶就会变形，涡流传感器检测称重橡胶的变形量，转化为可读出的称重信号。该方案的称重装置在轿底，需要预留较深的电梯底坑，并且称重装置的结构复杂，生产成本较高，且安装、调试和维修难度大，轿厢不平衡时容易测量不准确。
电梯称重亦可采用绳头称重的方法，在电梯的顶端设置绳头板和安装板，将称重橡胶放置在绳头板和安装板中间，采用涡流传感器检测称重橡胶的变形量，转化为可读出的称重信号。该方案虽然解决了称重装置在轿底带来的问题，但是称重装置没有本质改变，依然采用称重橡胶加涡流传感器的方式，结构复杂，生产成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种力传感器，以解决现有技术中存在的电梯上架设力传感器结构复杂的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种力传感器，包括传感器本体和感测模块；所述传感器本体包括支撑体和悬臂，所述悬臂设置于所述支撑体上并包括固定端、自由端、及位于所述自由端和所述固定端之间的变形臂；所述固定端固定在所述支撑体内侧；所述自由端用于接受待测力；所述悬臂受力时产生变形；所述感测模块包括应变片；所述应变片固定设置在所述悬臂上，并对应所述悬臂变形产生感测信号；所述感测信号对应了所述悬臂受力的大小。
进一步地，所述悬臂为一环形悬臂，所述环形悬臂下方形成有第一环槽，所述第一环槽内设置有至少一组测量悬臂应变量的应变片。
进一步地，所述第一环槽的外周形成有第二环槽。
进一步地，所述自由端的轴向高度大于所述变形臂的轴向高度。
进一步地，所述自由端的轴向高度大于所述支撑体的轴向高度。
进一步地，所述自由端突出所述支撑体设置。
进一步地，所述应变片固定设置在所述变形臂的下表面，所述应变片用于感测所述变形臂的变形。
进一步地，所述应变片固定设置在所述自由端的下表面，所述应变片用于感测所述自由端的变形。
进一步地，所述应变片随着所述悬臂变形做相应变形。
进一步地，所述应变片随着所述悬臂变形相应地改变电阻值。
进一步地，所述感测模块包括多个应变片，多个所述应变片相互连接形成惠斯特电桥。
进一步地，所述感测模块包括处理电路；所述处理电路接收所述应变片产生的感测信号，并将该感测信号进行信号处理。
进一步地，所述力传感器还包括电路板，所述电路板固定设置在所述第二环槽中。
进一步地，所述力传感器还包括电路板，所述处理电路设置在所述电路板上。
进一步地，所述应变片和所述电路板之间通过金属丝相连。
进一步地，所述第二环槽的外周设置有第三环槽，所述第一环槽、第二环槽和第三环槽呈阶梯状。
进一步地，所述力传感器还包括环形保护板，所述环形保护板固定设置在所述第三环槽中。
进一步地，所述支撑体的底部开设有缺口，所述缺口延伸至所述支撑体的外周壁。
进一步地，所述传感器本体为一体件。
进一步地，所述力传感器为一称重传感器；所述悬臂用于承受待称重物件的重量。
进一步地，所述传感器本体上形成有安装孔，所述安装孔用于配合安装待称重物件。
本实用新型提供的力传感器相对现有技术的有益效果在于：
首先，通过在悬臂下嵌入应变片，在称重时，待称重物件的重量直接施加在悬臂上，并直接引起应变片的变形，因此可以直接测量出变形所对应的重量值，其测量结果准确；其次，力传感器可以安装在电梯顶端的绳头板上，不需要双层轿底以及占用电梯底坑空间，结构简单，占用空间较小，成本低，并且安装、调试和维修方便；最后，力传感器为金属材质，热膨胀率较低，受温度影响小，测量精度高并且使用寿命高。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的力传感器的一种立体结构图；
图2是本实用新型实施例提供的力传感器剖视图；
图3是本实用新型实施例提供的力传感器剖视图；
图4是本实用新型实施例提供的力传感器剖视图；
图5是本实用新型实施例提供的力传感器未设置环形保护板时的仰视图；
图6是本实用新型实施例提供的力传感器的四个应变片组成的电桥图；
图7是本实用新型实施例提供的力传感器的另一种立体结构图。
图中各附图标记为：
力传感器 1 第一环槽 22 应变片 6
传感器本体 2 第二环槽 23 环形保护板 7
悬臂 21 第三环槽 24 缺口 8
自由端 211 安装孔 25 电路板 9
固定端 212 杆体 3 支撑体 26
变形臂 213 螺母 4
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行更加详细的描述：
图1至图7示出了本实用新型实施例提供的一种力传感器1。
如图1至图3，本实用新型实施例提供的一种力传感器1，包括传感器本体2，传感器本体2为金属材质，采用合金钢或者铝合金材质制作而成，传感器本体2包括支撑体26和悬臂21，支撑体26内侧设置有悬臂21，悬臂21为环形悬臂，在本实施例中待称重物件为电梯，本实施例的力传感器1亦可应用在其他称重，测力的场合。悬臂21下方形成有第一环槽22，第一环槽22内设置有至少一组测量悬臂21应变力的应变片6，第一环槽22外围形成有第二环槽23，第二环槽23内设置有将应变片6受力后发生的电阻变化值转变成可读形式的电路板9，应变片6与电路板9电路连接。待称重物件直接放置于在悬臂21上，或者利用杆体3上设置螺母、销或者在杆体3连接环，亦或者利用绳索、钩子将自身的重量施加在力传感器1的悬臂21上，在本实施例以杆体3悬挂在悬臂21的方式进行说明：杆体3穿设于悬臂21且可相对悬臂21自由滑动，悬臂21的上方用于承受由杆体3传送的待称重物件的重量，悬臂21、第一环槽22和第二环槽23形成安装孔25供杆体3上下滑动。在利用本实施例的力传感器1测量待称重物件时，待称重物件的重量压于悬臂21上，悬臂21受到一个向下的力而产生变形，设置在第一环槽22内的应变片6同样会发生变形，导致应变片6应变片6的电阻发生变化，与应变片6连接的电路板9接收该电阻信号，再经过电路内部运算将该电阻信号转化为可读的信号输出，通过上述过程即可得出施加在悬臂21的力的大小，从而得出待称重物件的重量，即电梯的载荷。
本实施例的力传感器1具有如下技术效果：
首先，通过在悬臂21下嵌入应变片6，在称重时，待称重物件的重量直接施加在悬臂21上，并直接引起应变片6的变形，因此可以直接测量出变形所对应的重量值，其测量结果准确；其次，力传感器1可以安装在电梯顶端的绳头板上，不需要双层轿底以及占用电梯底坑空间，结构简单，占用空间较小，成本低，并且安装、调试和维修方便；最后，力传感器1为金属材质，热膨胀率较低，受温度影响小，测量精度高并且使用寿命高。
进一步地，悬臂21包括自由端211、固定端212及位于自由端211和固定端212之间的变形臂213，自由端211、固定端212和变形臂213三者一体成型设计，待称重物件的重量压于自由端211上，固定端212固定在支撑体26内侧，待称重物件的重量施加于自由端211时，自由端211向下产生变形，嵌于悬臂21的应变片6同样发生变形，其电阻发生变化，输出变化的电阻信号至电路板9上。如图3，应变片6设置于悬臂21，优选设置在变形臂213上，应变片6可以设置在变形臂213的上表面或者下表面，优选设置在变形臂213的下表面，如图4，应变片6亦可设置在悬臂21的自由端211的上表面或下表面，应变片用于感测所述自由端211或变形臂213的变形。
进一步地，第一环槽22设置于自由端211下方，第二环槽23设置于固定端212下方，称重时，由于第一环槽22设置在自由端211下方，第一环槽22变形较大，嵌于第一环槽22的应变片6同样变形较大，因此能更好的测量到应变片6的电阻变化，由于第二环槽23设置于固定端212的下方，第二环槽23的变形相对较小，设置于此的电路板9不易损坏。
进一步地，自由端211的高度大于支撑体26的高度，自由端211突出支撑体26设置，当自由端211上承载的重量超过量程时，自由端211的向下变形到达极限，自由端211的高度与支撑体26的平齐，此时杆体3上的部件会抵于支撑体26，避免自由端211继续向下变形，损坏自由端211。
进一步地，自由端211的轴向高度大于固定端212的轴向高度，该自由端211用于承受待称重物件的重量，由于待称重物件为电梯等大重量物件，因此自由端211的轴向高度加大以承受待称重物件，使得力传感器1不易损坏，使用寿命增长。
进一步地，如图5和图6，所述感测模块包括多个应变片6，优选数量为4个，4个应变片6为图6中的电阻R，应变片6相互连接形成惠斯特电桥，本实施例将4个应变片6当做电阻，将其连成惠斯特电桥，应变片6阻值随悬臂2的变形而改变，电桥的输出电压反应了待称重物件的重量。
进一步地，所感测模块包括处理电路，处理电路设置在电路板上，处理电路接收应变片6产生的感测信号，并将该感测信号进行信号处理。
进一步地，应变片6和电路板9之间通过金属丝相连，电路板9将应变片6的电阻信号转化为电压信号输出，便于用户收集与转化为可读形式。
进一步地，支撑体26的上表面和下表面分别设置有垫片和弹性部件，或者单独设置垫片，或者单独设置弹性部件，垫片和弹性部件是为了使受力均匀，提高力传感器1的测量准确性以及缓冲待称重物件突然增大的重量对力传感器1的冲击，避免损坏力传感器1。
进一步地，力传感器1为称重传感器；使用的场合多数为称重场合，例如电梯等大重量物件，悬臂21用于承受待称重物件的重量。
进一步地，如图2和图7，第二环槽23的外周设置有第三环槽24，第三环槽24设置有环形保护板7，第一环槽22、第二环槽23和第三环槽24呈阶梯状，环形保护板7开设有供杆体3穿过的通孔；支撑体26的底部开设有便于开启环形保护板7的缺口8，该缺口8延伸至支撑体26的外周壁。设置环形保护板7是为了保护力传感器1中的部件不被损坏，增加力传感器1的可靠性，延长力传感器1的使用寿命，通过设置缺口8，一是为了在缺口8处放置电路板9的电缆，二是为了使得在维修力传感器1时方便揭开环形保护板7，对内部的组件进行维修。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种力传感器，其特征在于：包括传感器本体和感测模块；
所述传感器本体包括支撑体和悬臂，所述悬臂设置于所述支撑体上并包括固定端、自由端、及位于所述自由端和所述固定端之间的变形臂；所述固定端固定在所述支撑体内侧；所述自由端用于接受待测力；所述悬臂受力时产生变形；
所述感测模块包括应变片；所述应变片固定设置在所述悬臂上，并对应所述悬臂变形产生感测信号；所述感测信号对应了所述悬臂受力的大小。
2.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于：所述悬臂为一环形悬臂，所述环形悬臂下方形成有第一环槽，所述第一环槽内设置有至少一组测量悬臂应变量的应变片。
3.如权利要求2所述的力传感器，其特征在于：所述第一环槽的外周形成有第二环槽。
4.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于：所述自由端的轴向高度大于所述变形臂的轴向高度。
5.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于：所述自由端的轴向高度大于所述支撑体的轴向高度。
6.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于：所述自由端突出所述支撑体设置。
7.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于：所述应变片随着所述悬臂变形做相应变形。
8.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于：所述应变片固定设置在所述变形臂的下表面，所述应变片用于感测所述变形臂的变形。
9.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于：所述应变片固定设置在所述自由端的下表面，所述应变片用于感测所述自由端的变形。
10.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于：所述应变片随着所述悬臂变形相应地改变电阻值。
11.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于：所述感测模块包括多个应变片，多个所述应变片相互连接形成惠斯特电桥。
12.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于：所述感测模块包括处理电路；所述处理电路接收所述应变片产生的感测信号，并将该感测信号进行信号处理。
13.如权利要求3所述的力传感器，其特征在于：所述力传感器还包括电路板，所述电路板固定设置在所述第二环槽中。
14.如权利要求12所述的力传感器，其特征在于：所述力传感器还包括电路板，所述处理电路设置在所述电路板上。
15.如权利要求13所述的力传感器，其特征在于：所述应变片和所述电路板之间通过金属丝相连。
16.如权利要求3所述的力传感器，其特征在于：所述第二环槽的外周设置有第三环槽，所述第一环槽、第二环槽和第三环槽呈阶梯状。
17.如权利要求16所述的力传感器，其特征在于：所述力传感器还包括环形保护板，所述环形保护板固定设置在所述第三环槽中。
18.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于：所述支撑体的底部开设有缺口，所述缺口延伸至所述支撑体的外周壁。
19.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于：所述传感器本体为一体件。
20.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于：所述力传感器为称重传感器；所述悬臂用于承受待称重物件的重量。
21.如权利要求1至20任一项所述的力传感器，其特征在于：所述传感器本体上形成有安装孔，所述安装孔用于配合安装待称重物件。
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