CN2450647Y - 动态轴销式测力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动态轴销式测力传感器,包括:轴销,在该轴销上同时设置有感应敏感方向相互垂直的惠斯登电桥应变片式传感器。这样设置后,每个方向上的惠斯登电桥应变片式传感器都可以比较准确地检测到与各自的感应敏感方向相一致的分作用力,再将这两个方向上的分作用力进行平方和再开方的运算处理,这样得到的作用力f理论上就等于实际作用力F,大大减小了检测误差。

Description

动态轴销式测力传感器

本实用新型涉及一种动态轴销式测力传感器。

在行车、吊桥、龙门吊、卸料机等起重运输设备中，广泛使用智能超载限制器、制动器安全测控器、吊钩秤量显示控制器等安全保护、秤量装置。这类安全保护、秤量装置主要由测力传感器、信号放大器、A/D转换器、CPU运算处理器、输出报警控制器等单元组成中，其中测力传感器通常使用轴销式测力传感器；上述安全保护、秤量装置的工作原理为：轴销式测力传感器检测到作用在轴销上的作用力F后，输出一相应的检测信号--F，该作用力信号F经信号放大器放大，再经A/D转换器、CPU运算处理器等单元处理后，输入到输出报警控制器单元进行输出控制，以完成各种控制任务。上述的轴销式测力传感器的结构较简单，通常包括：轴销，在轴销上设置有能检测轴销所承受的作用力大小的惠斯登电桥应变片式传感器；在实际使用时，必须使上述的惠斯登电桥应变片式传感器的感应敏感方向与被测作用力F的方向一致，这样的设置可保证惠斯登电桥应变片式传感器的感应检测精度，使得在理论上惠斯登电桥应变片式传感器通过感应而检测到的力f就等于实际的作用力F，也即此时的测量误差最小。但在实际工作中，由于滑轮的转动或其它原因，往往会造成作用在惠斯登电桥应变片式传感器上的作用力F的方向并不与该传感器的感应敏感方向一致，此时该惠斯登电桥应变片式传感器通过感应而检测到的力f在理论上就不等于实际作用力F，而等于实际作用力F与COSα的乘积，即f=F*COSα，其中α为该惠斯登电桥应变片式传感器的感应敏感方向与实际作用力F之间的夹角，这样，就形成了检测误差，并使得后续控制单元输出的控制信号不准，由控制单元控制的动作装置也必然出现失误，从而埋下了事故隐患。

本实用新型的目的在于提供一种能提高检测精度的动态轴销式测力传感器。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：所述的动态轴销式测力传感器包括：轴销，在轴销上设置有能检测轴销所承受的作用力大小的惠斯登电桥应变片式传感器；在轴销上还设置有感应敏感方向与上述的惠斯登电桥应变片式传感器的感应敏感方向相垂直的惠斯登电桥应变片式传感器。即在同一个轴销上同时设置有感应敏感方向相互垂直的惠斯登电桥应变片式传感器。

本实用新型的优点是：根据力的分解原理，被测作用力F总可以分解成相互垂直的两个分作用力f₁和f₂，其中f₁=F*COSα，则f₂=F*COS(90°-α)，上式中的α为分作用力f₁和被测作用力F之间的夹角，而 $F=\sqrt{{f_1}^2+{f_2}^2}$ 。利用这一原理，在同一个轴销上同时设置感应敏感方向相互垂直的两个或多个惠斯登电桥应变片式传感器，这样，一种方向上的惠斯登电桥应变片式传感器总可以通过感应而准确地检测到与其感应敏感方向一致的作用力信号--设为f₁，则另一种方向上的惠斯登电桥应变片式传感器也可以通过感应而准确地检测到与其感应敏感方向一致的作用力信号--就为f₂，将这两个作用力信号f₁和f₂分别经信号放大器、A/D转换器等单元处理后，再将输出信号送至CPU运算处理器单元进行上述的平方和再开方的运算处理，这样得到的作用力f理论上就等于实际作用力F、即 $f=F=\sqrt{{f_1}^2+{f_2}^2}$ ，大大减小了检测误差，使得后续控制单元输出的控制信号比较准确，由控制单元控制的动作装置的动作也必然更加准确，从而大大减少了发生事故的可能性。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型一种实施例的主视结构示意图；

图2是图1的俯视结构示意图；

图3是本实用新型另一种实施例的主视结构示意图；

图4是图3的俯视结构示意图；

图5是本实用新型所述作用力F的分解示意图。

图6是本实用新型所述的动态轴销式测力传感器在实际运用中的工作原理参考图。

如图1、图2所示，本实用新型所述的动态轴销式测力传感器包括：轴销1，在轴销1上设置有能检测轴销1所承受的作用力大小的惠斯登电桥应变片式传感器3；在轴销1上还设置有感应敏感方向与上述的惠斯登电桥应变片式传感器3的感应敏感方向相垂直的惠斯登电桥应变片式传感器4。即在同一个轴销1上同时设置有感应敏感方向相互垂直的惠斯登电桥应变片式传感器3和4。

如图3、图4所示的实施例中，在轴销1上也同时设置有感应敏感方向相互垂直的两个惠斯登电桥应变片式传感器3和4，只是本实施例中的惠斯登电桥应变片式传感器4在轴销1上的位置、和图1、图2所示的实施例中的惠斯登电桥应变片式传感器4在轴销1的位置不同，但它们的作用相同。

在制造轴销式测力传感器的行业中，惠斯登电桥应变片式传感器通常是这样设置的：例如图1、图2所示，先在轴销1上根据所需钻好底孔2，在本实用新型中，钻两个方向相互垂直的底孔2，然后将惠斯登电桥应变片式传感器3和4分别粘贴在这两个底孔2中，再用填充材料5将它们封闭，轴销1中的通孔6的作用是可将惠斯登电桥应变片式传感器的信号线引出。

如图5所示，根据力的分解原理，被测作用力F总可以分解成相互垂直的两个分作用力f₁和f₂，其中f₁=F*COSα，则f₂=F*COS(90°-α)，上式中的α为分作用力f₁和被测作用力F之间的夹角，而 $F=\sqrt{{f_1}^2+{f_2}^2}$ 根据这一原理，下面就图1和图2所示的动态轴销式测力传感器作详细说明：当被测作用力F的方向与惠斯登电桥应变片式传感器3的感应敏感方向一致、即它们相互之间的夹角为0°时，此时假设惠斯登电桥应变片式传感器3通过感应而检测到的作用力为f₁，则f₁=F*COSα=F*COS0°=F；假设惠斯登电桥应变片式传感器4通过感应而检测到的作用力为f₂，则f₂=F*COS(90°-α)=F*COS(90°-0°)=0。当被测作用力F的方向与惠斯登电桥应变片式传感器3的感应敏感方向不一致、设它们相互之间的夹角为α时，此时假设惠斯登电桥应变片式传感器3通过感应而检测到的作用力为f₁，则f₁=F*COSα；假设惠斯登电桥应变片式传感器4通过感应而检测到的作用力为f₂，则f₂=F*COS(90°-α)。

如图6所示，将上述惠斯登电桥应变片式传感器3和4通过感应而检测到的作用力信号f₁和f₂分别经动态放大二线制变送器、A/D转换器等单元处理后，再将输出信号送至CPU运算处理器单元进行上述的平方和再开方的运算处理一一即 $f=\sqrt{{f_1}^2+{f_2}^2}$ ，这样得到的作用力f理论上就等于实际作用力F，大大减小了检测误差。

Claims (1)

1、动态轴销式测力传感器，包括：轴销，在轴销上设置有能检测轴销所承受的作用力大小的惠斯登电桥应变片式传感器；其特征在于：在轴销上还设置有感应敏感方向与上述的惠斯登电桥应变片式传感器的感应敏感方向相垂直的惠斯登电桥应变片式传感器。

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