专利名称：一种低耗能称重传感器及磅秤的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及称重装置，特别是涉及一种低耗能称重传感器及磅秤。
背景技术：
目前的磅秤主要采用两类称重传感器，一类是电阻应变式称重传感器，其占市场 份额绝大部分；另一类是电容式称重传感器，其市场份额较小。电阻应变式称重传感器，采 用四组应变电阻连接成全桥式电路，优点是精度高，稳定性好，成本低，缺点是所需工作电 流较大。由于此种称重传感器在磅秤使用时以恒定或交变电流持续给电阻应变计供电，电 流转化为热能而被消耗，因而耗电较大。对于目前的电阻应变式的磅秤来说，无法采用足够 小的工作电流，因而它们无法摈弃传统的电池供电而采用太阳能供电。使用电容式称重传 感器的磅秤，其优点是传感器的耗电低，但其缺点是制作工艺要求严格，生产成本高，稳定 性差，因而磅秤准确度比采用电阻应变式称重传感器的磅秤低很多。由于电容传感器由两 片金属片构成，暴露于空气中，其介电常数易受环境影响而发生容量变化，其机械部件稳定 性直接影响电容量的稳定，因而难以做到高精度及高稳定度。
实用新型内容本实用新型的主要目的就是针对现有技术的不足，提供一种低耗能称重传感器， 具有低功耗、高精度和低成本的优点。本实用新型的主要目的是提供一种具有上述优点的低耗能磅秤。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种低耗能称重传感器，包括弹性体、半桥应变计和电容电路，所述半桥应变计包 括设置在所述弹性体上的相互垂直的至少第一组电阻丝栅和第二组电阻丝栅，所述第一组 电阻丝栅的排列方向与所述弹性体的受力而变形的方向一致，所述第二组电阻丝栅的排列 方向与所述弹性体受力而变形的方向垂直，所述第一组电阻丝栅和第二组电阻丝栅的一端 相接而构成半桥电路，所述第一组电阻丝栅和第二组电阻丝栅的另一端择一地耦合到所述 电容电路。优选地，所述弹性体为轴对称的狭长板形，所述第一组电阻丝栅与所述弹性体同 轴排列。优选地，所述弹性的一端具有装配孔，另一端呈舌状并具有开口朝向受力方向的V 形槽。优选地，所述弹性体为狭长板形，所述第一组电阻丝栅和第二组电阻丝栅位于所 述弹性体的同一面上或分别位于所述弹性体的相对面上。优选地，所述半桥应变计粘贴在所述弹性体的应变敏感区域。优选地，所述弹性体为高弹性钢片冲制。优选地，所述低耗能称重传感器包括多个所述半桥应变计。一种低耗能磅秤，具有称重构件和前述的低耗能称重传感器，所述称重传感器设置在所述称重构件的测力位上。优选地，所述称重构件包括两支长杠杆、两支短杠杆、四个四角承力座和连接片， 所述两支长杠杆的一端相连呈V形，所述两支短杠杆的一端分别对称连接在所述两支长杠 杆的中部与所述两支长杠杆的形成钝角，所述四个四角承力座分别设置于所述两支长杠杆 和所述两支短杠杆的另一端，所述连接片设置于所述V形的顶部，所述称重传感器与所述 连接片相耦合。优选地，所述称重构件为具有四个角的结构，所述称重传感器有四个，分别位于所 述称重构件的四个角上，所述四个角上各设置有一个刀承，耦合到所述称重传感器的V形 槽的顶部。本实用新型有益的技术效果是本实用新型的低耗能称重传感器包括弹性体、半桥应变计和电容电路，所述半桥 应变计包括设置在所述弹性体上的相互垂直的至少第一组电阻丝栅和第二组电阻丝栅，所 述第一组电阻丝栅的排列方向与所述弹性体的受力而变形的方向一致，所述第二组电阻丝 栅的排列方向与所述弹性体受力而变形的方向垂直，所述第一组电阻丝栅和第二组电阻丝 栅的一端相接而构成半桥电路，所述第一组电阻丝栅和第二组电阻丝栅的另一端择一地耦 合到所述电容电路。由于称重传感器本身采用电阻丝栅形式的电阻应变片，确保其检测的 高精度和高稳定度，另一方面又利用了电容式称重传感器的工作原理，能将电阻应变片的 两路电阻丝栅择一切换接至电容电路，从而实现了微电流工作。电阻丝栅的半桥应变计配 上合适的电容充电线路，吸收了上述两类称重传感器的优点，克服了它们的缺点，实现了低 耗电，高精度，低成本。由于磅秤最大的耗电器件为称重传感器，采用了本称重传感器及相 应的电容充电线路后，磅秤整体耗电可做到一毫安以下，功耗极低，从而可直接采用太阳能 电池驱动，实现以太阳能电池取代传统的电池。在全世界都大力提倡环保节能的今天，采用 太阳能电池给磅秤供电有着十分重要的意义。
图1为一种实施例低耗能称重传感器的半桥应变计电阻丝栅排布示意图；图2为一种实施例低耗能称重传感器的半桥应变计的立体示意图；图3为图2所示半桥应变计的主视图；图4为图2所示半桥应变计的侧视图；图5为电阻丝栅构成的半桥电路与电容电路连接的电路拓扑图；图6为一种实施例低耗能磅秤的结构示意图；图7为另一种实施例低耗能磅秤的结构示意图。
具体实施方式
以下通过实施例结合附图对本实用新型进行进一步的详细说明。请参考图1至4，一种低耗能称重传感器包括弹性体1、半桥应变计3和电容电路， 所述半桥应变计3包括设置在所述弹性体上的相互垂直的第一组电阻丝栅Rh和第二组电 阻丝栅Rv，所述第一组电阻丝栅Rh的排列方向与所述弹性体的受力而变形的方向一致，所 述第二组电阻丝栅Rv的排列方向与所述弹性体受力而变形的方向垂直。所述第一组电阻丝栅Rh和第二组电阻丝栅Rv的一端相接构成半桥电路，所述第一组电阻丝栅Rh和第二组电阻丝栅Rv的另一端分别引出，从而两组电阻丝栅引出3根引线，所述第一组电阻丝栅和 第二组电阻丝栅的另一端通过一切换开关择一地耦合到所述电容电路。如图2-4所示，弹性体1优选由高弹性钢片冲制，为轴对称的狭长板形，弹性体1 的一端冲有两个孔，用于将弹性体1固定在磅秤上，为减小偏载误差，弹性体1的另一端优 选冲制成舌状5，并在该舌5上冲制出一 V形槽2。此V形槽2可实现准确定位加载。如图2-4所示，半桥应变计3优选粘贴于弹性体1的应变敏感区域，即位于其长度 方向的中间部位，半桥应变计3的两组电阻丝栅呈垂直排列，其中第一组电阻丝栅Rh与弹 性体1受力变形方向一致，且优选同轴排布，该同轴排布可使减少偏载误差，而第二组电阻 丝栅Rv则与弹性体1受力变形方向垂直。当V形槽2加载端负重F时，半桥应变计3随同 弹性体内弯曲变形而被压缩，半桥应变计3与该弯曲方向一致的第一组电阻丝栅Rh缩短， 同时其截面积变大，根据电阻公式R= P *1/S，其电阻值R变小，而第二组电阻丝栅Rv由于 与弹性体变形方向垂直而基本未受到变形力的影响，从而保持电阻值基本不变。如图5所示，应变计之两组电阻丝栅一端相接构成半桥电路，将此半桥电路与电 容C相连接构成充电线路。在不同的应变条件下，与弯曲方向一致的第一组电阻丝栅Rh将 表现出不同的电阻，因而其充电时间常数τ工(τ工=RhC)亦随之变化；而处于垂直方向的第 二组电阻丝栅Rv的电阻基本不变，因而充电时间τ 2( τ 2 = RvC)基本不变。通过对充电时 间进行计数，并控制连接电容C的电子开关在第一组电阻丝栅Rh和第二组电阻丝栅Rv之间 切换，即可以量度出零点信号及随负荷变化的信号，从而实现称重功能。应说明，本实用新型的称重传感器之受力不限于图示的受力方式，此外，具有上述 两组垂直结构的电阻丝栅的应变计，如果只是应变计数目的不同或是贴于弹性体不同的 面，或者，采用不同数量的单轴电阻应变计，分别贴于弹性体之上下对应位置或且同轴，都 应视为落入本实用新型的保护范围。在另一方面，本实用新型还提供一种低耗能磅秤。请参考图6并结合图1-5，低耗能磅秤具有称重构件和前述的一种低耗能称重传 感器6，所述称重传感器6设置在所述称重构件的测力位上。在该实施例中，称重构件优选 包括两支长杠杆8、两支短杠杆9、四个四角承力座7和连接片10，所述两支长杠杆8的一 端相连呈V形，所述两支短杠杆9的一端分别对称连接在所述两支长杠杆8的中部与所述 两支长杠杆8的形成钝角，所述四个四角承力座分别设置于所述两支长杠杆8和所述两支 短杠杆9的另一端，所述连接片10设置于所述V形的顶部，所述称重传感器与所述连接片 10相耦合。当图中P点受力时，其通过杠杆将力等比例减小后经连接片10传递给称重传感 器6，称重传感器6的应变电阻与线路内部切换开关及电容相连，进行充放电工作，可利用 软件对充电时间进行计数量度，并转化显示为相应的重量读数。在另一实施例中，称重构件也可以是具有四个角的结构。请参考图7，称重传感器 配置有四个，分别位于所述称重构件的四个角上。磅秤承重平台通过四角对应位置的四个 刀承11分别耦合到各称重传感器12的V形槽的顶部，相应电路工作原理是类似的。采用本实用新型的称重传感器，实现了称重传感器和使用该称重传感器的磅秤的 低耗能。而且由于其工作电流极低，因此磅秤可以直接使用太阳能电池驱动。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属 技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若千简单推演或替换，都应当视 为属于本实用新型的保护范围。
权利要求一种低耗能称重传感器，其特征在于，包括弹性体、半桥应变计和电容电路，所述半桥应变计包括设置在所述弹性体上的相互垂直的至少第一组电阻丝栅和第二组电阻丝栅，所述第一组电阻丝栅的排列方向与所述弹性体的受力而变形的方向一致，所述第二组电阻丝栅的排列方向与所述弹性体受力而变形的方向垂直，所述第一组电阻丝栅和第二组电阻丝栅的一端相接而构成半桥电路，所述第一组电阻丝栅和第二组电阻丝栅的另一端择一地耦合到所述电容电路。
2.如权利要求1所述的低耗能称重传感器，其特征在于，所述弹性体为轴对称的狭长 板形，所述第一组电阻丝栅与所述弹性体同轴排列。
3.如权利要求1所述的低耗能称重传感器，其特征在于，所述弹性的一端具有装配孔， 另一端呈舌状并具有开口朝向受力方向的V形槽。
4.如权利要求1所述的低耗能称重传感器，其特征在于，所述弹性体为狭长板形，所述 第一组电阻丝栅和第二组电阻丝栅位于所述弹性体的同一面上或分别位于所述弹性体的 相对面上。
5.如权利要求1所述的低耗能称重传感器，其特征在于，所述半桥应变计粘贴在所述 弹性体的应变敏感区域。
6.如权利要求1至5中任一项所述的低耗能称重传感器，其特征在于，所述弹性体为高 弹性钢片冲制。
7.如权利要求1至5中任一项所述的低耗能称重传感器，其特征在于，包括多个所述半 桥应变计。
8.—种低耗能磅秤，其特征在于，具有称重构件和如权利要求1至5中任一项所述的低 耗能称重传感器，所述称重传感器设置在所述称重构件的测力位上。
9.如权利要求8所述的低耗能磅秤，其特征在于，所述称重构件包括两支长杠杆、两支 短杠杆、四个四角承力座和连接片，所述两支长杠杆的一端相连呈V形，所述两支短杠杆的 一端分别对称连接在所述两支长杠杆的中部与所述两支长杠杆的形成钝角，所述四个四角 承力座分别设置于所述两支长杠杆和所述两支短杠杆的另一端，所述连接片设置于所述V 形的顶部，所述称重传感器与所述连接片相耦合。
10.如权利要求8所述的低耗能磅秤，其特征在于，所述称重构件为具有四个角的结 构，所述称重传感器有四个，分别位于所述称重构件的四个角上，所述四个角上各设置有一 个刀承，所述刀承耦合到所述称重传感器的V形槽的顶部。
专利摘要本实用新型公开了一种低耗能称重传感器，包括弹性体、半桥应变计和电容电路，所述半桥应变计包括设置在所述弹性体上的相互垂直的至少第一组电阻丝栅和第二组电阻丝栅，所述第一组电阻丝栅的排列方向与所述弹性体的受力而变形的方向一致，所述第二组电阻丝栅的排列方向与所述弹性体受力而变形的方向垂直，所述第一组电阻丝栅和第二组电阻丝栅的一端相接而构成半桥电路，所述第一组电阻丝栅和第二组电阻丝栅的另一端择一地耦合到所述电容电路。本实用新型的称重传感器和采用该称重传感器的磅秤，具有低功耗、高精度和低成本的优点。
文档编号G01G3/14GK201594006SQ20092026117
公开日2010年9月29日 申请日期2009年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者查毅超 申请人:查氏电子实业(深圳)有限公司