CN217403648U - 板型拉力传感器及工程机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工程机械技术领域，具体涉及一种板型拉力传感器及工程机械。该板型拉力传感器包括基板、应变片以及信号处理电路板。基板包括位于长度方向两端的销轴安装孔以及位于中部的电路板安装孔。应变片设置于基板上。信号处理电路板安装于电路板安装孔内且包括信号调理电路模块以及倾角检测模块，信号调理电路模块分别与应变片和倾角检测模块连接以输出拉力电信号和倾角电信号。在本实用新型中，该板型拉力传感器集成度较高且能够确定拉力大小及方向，因此，安装有该板型拉力传感器的工程机械也具备获取拉力大小及方向的功能。

Description

板型拉力传感器及工程机械

技术领域

本实用新型属于工程机械技术领域，具体地，涉及一种板型拉力传感器及工程机械。

背景技术

现有的工程机械上会设置板型拉力传感器以检测拉力大小，例如，在起重机中，拉板与桅杆或主臂的相连处设有板型拉力传感器以检测拉力大小。由于作业环境的不同，在一些场合，工程机械还需具备获取拉力方向的功能，现有采用在板型拉力传感器上加装倾角传感器以获取拉力方向的技术方案以获取拉力方向，该种现有技术方案中的各部件集成度较差，尽管目前具有同时检测力大小及方向的传感器，但是其内部功能模块集成度偏低。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本实用新型提供了一种板型拉力传感器及工程机械，该板型拉力传感器集成度较高且能够确定拉力大小及方向。相应地，安装有该板型拉力传感器的工程机械也具备获取拉力大小及方向的功能。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种板型拉力传感器，该板型拉力传感器包括：

基板，包括位于长度方向两端的销轴安装孔以及位于中部的电路板安装孔；

应变片，设置于基板上；

信号处理电路板，安装于电路板安装孔内且包括信号调理电路模块以及倾角检测模块，信号调理电路模块分别与应变片和倾角检测模块连接以输出拉力电信号和倾角电信号。

可选地，信号调理电路模块包括拉力信号调理电路以及倾角信号调理电路，拉力信号调理电路与应变片连接，倾角信号调理电路与倾角检测模块连接。

可选地，拉力信号调理电路以及倾角信号调理电路均包括温感单元，温感单元设置为用于补偿调节拉力电信号和倾角电信号。

可选地，板型拉力传感器还包括电路板罩盖，电路板罩盖安装于基板上并密封罩盖电路板安装孔，电路板罩盖上还设有与信号处理电路板电连接的外接线插头。

可选地，外接线插头位于电路板罩盖的周壁上。

可选地，板型拉力传感器包括多个应变片，多个应变片中的各者相互间隔布置于电路板安装孔的内壁上或基板的侧壁上。

可选地，基板的顶侧壁或底侧壁上设有沿基板的长度方向布置的应变片安装槽，多个应变片沿长度方向间隔布置于应变片安装槽内。

可选地，应变片的数量为4个至10个。

可选地，倾角检测模块为陀螺仪。

本实用新型第二方面提供了一种工程机械，该工程机械包括上述的板型拉力传感器。

在本实用新型中，在信号处理电路板上集成信号调理电路模块以及倾角检测模块，能够同时检测拉力大小及方向，其集成度更高，减少布线。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为根据本实用新型具体实施方式提供的一种板型拉力传感器的示意图；

图2为根据本实用新型具体实施方式提供的又一种板型拉力传感器的示意图；

图3为根据本实用新型具体实施方式提供的又一种板型拉力传感器的示意图；

图4为图3中的基板的剖视图；

图5为根据本实用新型具体实施方式提供的又一种板型拉力传感器的示意图；

图6为根据本实用新型具体实施方式提供的一种信号处理电路板的各模块示意图。

附图标记说明：10、基板；11、销轴安装孔；12、电路板安装孔；13、应变片安装槽；20、应变片；30、信号处理电路板；31、信号调理电路模块；311、拉力信号调理电路；312、倾角信号调理电路；32、倾角检测模块；40、电路板罩盖；41、外接线插头。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本实用新型。

图1为根据本实用新型具体实施方式提供的一种板型拉力传感器的示意图。图6为根据本实用新型具体实施方式提供的一种信号处理电路板的各模块示意图。

如图1和图6所示，本实用新型第一方面提供了一种板型拉力传感器，该板型拉力传感器包括基板10、应变片20以及信号处理电路板30。基板10包括位于长度方向两端的销轴安装孔11以及位于中部的电路板安装孔12。应变片20设置于基板10上。信号处理电路板30安装于电路板安装孔12内且包括信号调理电路模块31以及倾角检测模块32，信号调理电路模块31分别与应变片20和倾角检测模块32连接以输出拉力电信号和倾角电信号。

具体地，在基板10的两端的销轴安装孔11内穿设销轴，以将两个不同的杆件枢转相连，当两个杆件之间产生拉力时，位于两个杆件之间的基板10发生形变，从而引起应变片20产生形变，信号处理电路板30中的信号调理电路模块31根据应变片20产生的形变大小转换输出拉力信号，即拉力大小信号；当两个杆件之间的夹角发生改变时，位于两个杆件之间的基板10随之发生转动，信号处理电路板30中的倾角检测模块32能够检测基板10的倾斜角度并传送至信号调理电路模块31以生成倾角信号，即拉力方向信号。

由此可见，该板型拉力传感器能够同时检测拉力大小及方向，且，在该板型拉力传感器中，将信号调理电路模块31以及倾角检测模块32集成于信号处理电路板30上，其集成度更高，减少布线。

进一步地，信号调理电路模块31包括拉力信号调理电路311以及倾角信号调理电路312，拉力信号调理电路311与应变片20连接，倾角信号调理电路312与倾角检测模块32连接。

在本实施例中，信号调理电路模块31集成有拉力信号调理电路311以及倾角信号调理电路312，通过两功能模块分别将应变片20产生的形变以及倾角检测模块32检测到的数据转换为对应的拉力电信号以及倾角电信号。

进一步地，拉力信号调理电路311以及倾角信号调理电路312均包括温感单元，温感单元设置为用于补偿调节拉力电信号和倾角电信号。

本领域技术人员可以理解，环境温度的变化会对应变片20的形变产生影响，环境温度的变化也会对信号调理电路模块31中的电子元件产生影响，例如温度变化影响电路中电阻的阻值。

因此，为了保证信号调理电路模块31产生的电信号的精度，在本实用新型中，在拉力信号调理电路311以及倾角信号调理电路312中设置温感单元以进行温度补偿，保证拉力电信号和倾角电信号的精度。需要说明的是，在本实用新型中，温感单元优选采用温感电阻，但不局限于此。

在本实用新型中，倾角检测模块32为陀螺仪。本领域技术人员可以理解，陀螺仪具备检测检测倾角的功能，在此不做详细赘述。当然，需要说明的是，倾角检测模块32并不局限于陀螺仪，还可包括例如具有检测倾角功能的倾角传感芯片，在此不做一一举例。优选地，倾角检测模块32为多轴陀螺仪，更优选地，倾角检测模块为三轴以上的陀螺仪，如此设置可降低该板型拉力传感器对安装精度的要求。

需要说明的是，该板型拉力传感器可以通过无线或有线的方式与处理单元连接，由于工程机械作业环境恶劣，为了保证信号传输稳定性，优选采用有线方式连接。在本实用新型中，板型拉力传感器还包括电路板罩盖40，电路板罩盖40安装于基板10上并密封罩盖电路板安装孔12，电路板罩盖40上还设有与信号处理电路板30电连接的外接线插头41。

具体地，在外接线插头41与信号处理设备(例如信号调理器等)之间插接线缆，使得信号处理设备能够获得拉力信号与倾角信号。另外，通过电路板罩盖40密封电路板安装孔12，保护位于其内的信号处理电路板30。

需要说明的是，在本实施例中，外接线插头41并不局限于用于信号输送，还可以用于供电，具体而言，可通过信号处理设备为该板型拉力传感器进行供电。

本领域技术人员可以理解的是，在板型拉力传感器中的信号处理电路板30上集成设射频电路模块即可实现无线连接。

进一步地，外接线插头41位于电路板罩盖40的周壁上。如此设置，降低外接线插头41被撞击的风险。

另外，还需要说明的是，应变片20与信号处理电路板30之间以及信号处理电路板30与外接线插头41之间均可通过导线(图示未画出)相连，但不局限于导线相连，包括例如触点连接等，保证信号处理电路板30分别与应变片20及外接线插头41电连接即可。

另外，在本实施例中，电路板罩盖40优选通过点胶、螺纹连接或激光焊接固定于基板10上，应尽量避免在基板10上额外增设安装结构。

在本实用新型中，板型拉力传感器包括多个所述应变片20，多个应变片20中的各者相互间隔布置于电路板安装孔12的内壁上或基板10的侧壁上。

在一种可选的实施例中，多个应变片20中的各者相互间隔布置于电路板安装孔12的周壁上。

具体地，如图1所示，在图1所示实施例中，电路板安装孔12为圆孔，多个应变片20沿周向均匀间隔布置于电路板安装孔12的周壁上。

图2为根据本实用新型具体实施方式提供的又一种板型拉力传感器的示意图。在图2所示实施例中，电路板安装孔12为方孔，所有的应变片20相互间隔布置在电路板安装孔电路板安装孔12的周壁上。

图3为根据本实用新型具体实施方式提供的又一种板型拉力传感器的示意图，图4为图3中的基板10的剖视图。如图3和图4所示，在又一种可选的实施例中，在电路板安装孔12为盲孔的情况下，多个应变片20中的各者相互间隔布置于电路板安装孔12的内侧壁上。

在图3所示的实施例中，电路板安装孔12为方形盲孔，在其内侧壁上多个应变片20呈矩形阵列布置。当然，电路板安装孔12并不局限于方形盲孔，还可为圆形盲孔，保证内侧壁上的所有应变片20相互间隔布置即可。

需要说明的是，本实施例中的“内、外”关系是以基板10的中心为基准进行判断的。

图5为根据本实用新型具体实施方式提供的又一种板型拉力传感器的示意图。如图5所示，在又一种可选的实施例中，板型拉力传感器包括多个应变片20，多个应变片20沿基板10的长度方向间隔布置于基板10的侧壁上。

优选地，基板10的顶侧壁或底侧壁上设有沿基板10的长度方向布置的应变片安装槽13，多个应变片20安装于应变片安装槽13内。

具体地，基板10的长度方向即为拉力方向，多个应变片20沿长度方向布置即可保证其能够随基板10发生形变。优选将应变片20设置于顶侧壁或底侧壁上，并且在顶侧壁或底侧壁上设置应变片安装槽13以用于安装应变片20，更优选地，应变片安装槽13的槽深超过应变片20的厚度。

在上述的实施例中，电路板安装孔12可以为盲孔，也可为通孔，电路板安装孔12可以为圆孔，也可为方孔。需要说明的是，电路板安装孔12并不局限于上述实施例中的形状，电路板安装孔12还可为椭圆孔或马蹄形孔或除方孔外的其他多边形孔中的任意一者。当然，电路板罩盖40的形状可根据电路板安装孔12的形状进行适应性调整。

为了保证能够采集足够的形变数据，在本实施例中，应变片20的数量为4个至10个。

由此可见，本实用新型旨在提供一种集成倾角检测模块的板型拉力传感器，适用于同时需要检测拉力大小及方向的场合，该板型拉力传感器集成度及可靠性更高。

本实用新型第二方面提供了一种工程机械，该工程机械包括上述的板型拉力传感器，显然具备由上述的板型拉力传感器所带来的所有有益效果，在此不做重复赘述。

需要说明的是，工程机械包括履带式起重机、轮胎式起重机或混凝土布料机等。例如，在起重机设备中，通过该板型拉力传感器能够将拉板与桅杆或主臂相连。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种板型拉力传感器，其特征在于，所述板型拉力传感器包括：

基板(10)，包括位于长度方向两端的销轴安装孔(11)以及位于中部的电路板安装孔(12)；

应变片(20)，设置于所述基板(10)上；以及

信号处理电路板(30)，安装于所述电路板安装孔(12)内且包括信号调理电路模块(31)以及倾角检测模块(32)，所述信号调理电路模块(31)分别与所述应变片(20)和所述倾角检测模块(32)连接以输出拉力电信号和倾角电信号。

2.根据权利要求1所述的板型拉力传感器，其特征在于，所述信号调理电路模块(31)包括拉力信号调理电路(311)以及倾角信号调理电路(312)，所述拉力信号调理电路(311)与所述应变片(20)连接，所述倾角信号调理电路(312)与所述倾角检测模块(32)连接。

3.根据权利要求2所述的板型拉力传感器，其特征在于，所述拉力信号调理电路(311)以及所述倾角信号调理电路(312)均包括温感单元，所述温感单元设置为用于补偿调节所述拉力电信号和所述倾角电信号。

4.根据权利要求1所述的板型拉力传感器，其特征在于，所述板型拉力传感器还包括电路板罩盖(40)，所述电路板罩盖(40)安装于所述基板(10)上并密封罩盖所述电路板安装孔(12)，所述电路板罩盖(40)上还设有与所述信号处理电路板(30)电连接的外接线插头(41)。

5.根据权利要求4所述的板型拉力传感器，其特征在于，所述外接线插头(41)位于所述电路板罩盖(40)的周壁上。

6.根据权利要求1所述的板型拉力传感器，其特征在于，所述板型拉力传感器包括多个所述应变片(20)，多个所述应变片(20)中的各者相互间隔布置于所述电路板安装孔(12)的内壁上或所述基板(10)的侧壁上。

7.根据权利要求6所述的板型拉力传感器，其特征在于，所述基板(10)的顶侧壁或底侧壁上设有沿所述基板(10)的长度方向布置的应变片安装槽(13)，多个所述应变片(20)沿长度方向间隔布置于所述应变片安装槽(13)内。

8.根据权利要求1所述的板型拉力传感器，其特征在于，所述应变片(20)的数量为4个至10个。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的板型拉力传感器，其特征在于，所述倾角检测模块(32)为陀螺仪。

10.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械包括根据权利要求1至9中任意一项所述的板型拉力传感器。

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