专利名称：测力称量传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器，特别涉及一种测力称量传感器。
现有技术中的电子称量衡器均利用应变电阻式传感原理进行称量，这种原理是物体重力使弹性元件应变，从而使应变电阻变化，然后利用测量电路显示物体重量。但弹性元件的有效弹性应变和应变电阻的应变是非常有限的，且其工作频率低，一般小于2KHz；分辨率也较低，其最高的分辨率一般在1/10000左右，事实上当分辨率达到1/5000以上时，无论是弹性元件表面加工的工艺要求，还是应变电阻片的制造和粘贴工艺要求，以及后续的电路补偿调整都非常复杂和困难。所以利用这种原理制成的称量传感装置精度低，灵敏度差，量程小，且产品性能的一致性和重复性精度也很难提高。
本实用新型的目的是提供一种测力称量传感器，它既能测力也能称量，且灵敏度高，量程大，精度高，实际工艺性能的一致性好，实际测量的重复性精度高。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，提供一种测力称量传感器，包括一弹性梁，一与所述弹性梁平行隔开且相对固定的横梁，一固定在弹性梁或横梁上的第一固定架，一固定在第一固定架上的第一磁性体，一固定在横梁或弹性梁上的第二固定架，以及一固定在第二固定架上、并位于所述第一磁性体磁场内的霍尔效应元件。
在上述测力称量传感器中，所述横梁可以是一刚性梁，也可以是一弹性梁。
还可在上述测力称量传感器的第一固定架上固定一个第二磁性体，所述霍尔效应元件位于第一磁性体和第二磁性体之间，且也位于第二磁性体磁场内。
本实用新型的优点是，它利用了弹性元件形变位移→磁感应强度变化→霍尔效应元件电压变化的工作原理，由于霍尔效应元件的灵敏度非常高，能反映0.0001mm位移的变化，且其有效工作范围在5mm以上，因此其实际分辨率在1/50000以上，而其工作频率又在20KHz以上，因此与现有技术中应变电阻式传感装置相比有更优越的工作性能。如在相同的测量精度条件下，它有更宽的量程；而在相同的量程内，它有更高的测量精度。此外，本实用新型利用弹性元件形变位移的方式来测量力或重量，由于在弹性元件应变相同的条件下，其形变位移在结构上可作高倍放大，因而在实际上就放大了所需测量的信号，从而提高了测量精度。故本实用新型的实际工艺性能的一致性好，实际测量的重复性精度高。而且它既能测力，又能称量。
下面将结合附图详细描述本实用新型的实施例，以便更清楚地了解本实用新型的特征和优点。
图1是本实用新型第一实施例的结构示意图；图2是本实用新型第二实施例的结构示意图；图3是本实用新型第三实施例的结构示意图；图4是本实用新型第四实施例的结构示意图。
请参看图1，这是本实用新型第一实施例的结构示意图，其中，弹性梁2的一侧通过紧固件1相对固定着一与其平行隔开的横梁8，且该横梁8是一刚性梁。第一固定架3通过紧固件7固定在弹性梁2上，并位于弹性梁2和刚性横梁8之间。第一磁性体4固装在第一固定架3上。第二固定架5通过紧固件9固定在刚性横梁8上，并位于弹性梁2和刚性横梁8之间。霍尔效应元件6固装在第二固定架5上，并位于第一磁性体4的磁场内。
请参看图2，这是本实用新型第二实施例的结构示意图，其结构基本与第一实施例的结构相同，只是与第一实施例中的第一固定架3的结构略有不同的第一固定架3′上还固装一第二磁性体10。而所述霍尔效应元件6恰位于第一磁性体4和第二磁性体10之间，且也位于第二磁性体10的磁场内。
在上述两实施例中，第一固定架3和3′也可固装在刚性横梁8上，而第二固定架5则固装在弹性梁2上。此外，刚性横梁8也可以是一个刚性机架的一部分。这样改变并不会改变测量效果。
请参看图3，这是本实用新型第三实施例的结构示意图，其结构基本与第一实施例的结构相同，只是其中的横梁是一弹性梁8′，它通过紧固件1′与弹性梁2平行隔开地相对固定。
请参看图4，这是本实用新型第四实施例的结构示意图，其结构基本与第二实施例的结构相同，只是其中的横梁是一弹性梁8′，它通过紧固件1′与弹性梁2平行隔开地相对固定。
在上述四个实施例中，磁性体和霍尔效应元件均安装在横梁和弹性梁之间，事实上，磁性体和霍尔效应元件也可不安装在横梁和弹性梁之间，而安装在横梁或弹性梁的外侧，只要霍尔效应元件在各磁性体的磁性内即可。
上述四个实施例的工作原理基本相同，在实际使用时，霍尔效应元件6通过一导线与一现有技术中的测量电路(未画出)连接，而紧固件7和9分别用作受力元件。在测力或称量时，受力元件7和9将同时受到拉力或压缩力，并将力分别传递给横梁8或8′和弹性梁2。如果横梁为刚性横梁8(第一和第二实施例)，则只有弹性梁2产生形变位移，从而使霍尔效应元件6和磁性体4(或者还有10)之间产生相对运动，使霍尔效应元件6感应的磁场强度发生变化，使霍尔效应元件6的输出电压发生变化，这个变化通过测量电路最终反映了力的量值，从而实现测力或称量功能。如果横梁为弹性横梁8′(第三和第四实施例)，则形变位移信号将放大一倍，从而使测量精度成倍提高。实际上，根据上述原理，还可将信号作更高倍数的放大，由于这对于本技术领域的熟练人员来说是显而易见的，故不再详述。从工作状态分析，霍尔效应元件6只需一个磁性体4(第一和第三实施例)就能正常工作，但使用两个磁性体4和10(第二和第四实施例)则可消除霍尔效应元件6在测量工作过程中的非线性因素，从而进一步提高测量精度。
所有附图中相同的标号表示相同的结构或部件。
权利要求1.一种测力称量传感器，包括一弹性元件，其特征在于，所述弹性元件是一弹性梁；此外还包括一与所述弹性梁平行隔开且相对固定的横梁，一固定在弹性梁或横梁上的第一固定架，一固定在第一固定架上的第一磁性体，一固定在横梁或弹性梁上的第二固定架，以及一固定在第二固定架上、并位于所述第一磁性体磁场内的霍尔效应元件。
2.如权利要求1所述的测力称量传感器，其特征在于，所述横梁是一刚性梁。
3.如权利要求1所述的测力称量传感器，其特征在于，所述横梁是一弹性梁。
4.如权利要求2或3所述的测力称量传感器，其特征在于，在所述第一固定架上固定着一第二磁性体，所述霍尔效应元件位于第一磁性体和第二磁性体之间，且也位于第二磁性体磁场内。
专利摘要一种测力称量传感器，包括一弹性梁，一与该弹性梁平行隔开且相对固定的横梁，一固定在弹性梁或横梁上的第一固定架，一固定在第一固定架上的第一磁性体，一固定在横梁或弹性梁上的第二固定架，以及一固定在第二固定架上、并位于所述第一磁性体磁场内的霍尔效应元件。所述横梁可是刚性梁也可是弹性梁；此外，还可在第一固定架上安装一第二磁性体。这种传感器灵敏度高，量程大，精度高。
文档编号G01G3/15GK2256531SQ96200990
公开日1997年6月18日 申请日期1996年1月25日 优先权日1996年1月25日
发明者叶雪峰, 孙学伟 申请人:上海机电一体工程中心, 上海钻石手表厂