一种纸张测厚结构的制作方法
【专利摘要】一种纸张测厚结构：包括压纸机构以及检测机构，所述的检测机构包括相对设置的两霍尔传感器以及一磁钢，所述的磁钢与所述压纸机构连接，所述的磁钢沿两所述霍尔传感器的检测部分的中心点连线方向线性活动设置于两所述霍尔传感器之间；两个所述的霍尔传感器的输出端分别与减法运算放大器的两个输入端连接，且两个所述霍尔传感器的输出互为反向。本发明具有测量精确，结构简单且误差环节极少的优点。
【专利说明】
一种纸张测厚结构
技术领域
[0001]本发明涉及办公设备领域，尤其涉及一种纸张测厚结构。
【背景技术】
[0002]在现代办公中，纸张仍然是不可缺少的信息载体，这就决定了大量的办公设备均需要对纸张的各种属性进行检测，才能保证功能的正常发挥。在纸张的诸多属性中厚度是十分重要的参数，在装订机以及过胶机等需要通过检测纸张厚度再决定自己工作参数的办公设备中，纸张的厚度直接影响设备的性能，所以这类设备中均设置有检测纸张厚度的厚度检测结构。
[0003]现有的厚度检测结构通常采用光电式的检测方案，虽然光电传感器的输出线性度很好，但是无法直接用于纸张侧厚，光电检测方案通常是采用其他结构跟随纸张发生变化而光电传感器检测其他结构上的配合结构的位置来换算纸张厚度，这样的方案存在几个问题，首先由于从纸张的厚度到光电检测之间还存在多个配合结构，那么配合结构的设置的误差同样决定这光电传感器的检测结构，这就增加了最终结果的误差率;其次所谓的配合结构其实是将压纸结构相对纸张的提升高度分为多个阶梯，光电传感器读取的参数往往是存在明显的步进特征，这样读取的参数其实是非连续的，其精准度完全首先与配合结构的分辨率;其三，光电传感器的干扰因素很多，所以其结构设计往往需要增加防干扰的保护结构，导致成本上升。
[0004]又如公开号为CN105096443A的中国发明专利一种薄片介质的霍尔厚度检测装置特别是一种用于金融自助设备中检测薄片类有价文件的霍尔厚度检测装置，其包括一安装架，一基准轴，一浮动轮组件，该浮动轮组件包括一支架和至少一个浮动轮，该支架通过一浮动轮转轴安装在该安装架上，另一端转动装配该浮动动轮形成自由端，该浮动轮转轴与该支架之间设有扭簧，使该浮动轮弹性抵压该基准轴;该支架固定安装有一检测块；以及检测该检测块的位移量的感应器;该浮动轮和基准轴的轴心连线与该检测块和感应器的检测中心处于一条直线上，该浮动轮转轴轴心到浮动轮和基准轴的切点和到检测块表面检测中心点的距离相等，且该切点到该浮动轮转轴的轴心连线与薄片介质输送路径方向呈45度角。但是该发明的精准性是不佳的。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足之处本发明提供一种纸张测厚结构，本发明通过在两个霍尔传感器之间设置一个跟随压纸机构动作的磁钢来调节两个霍尔传感器的输出量，并且将该两个输出量通过加法运放输出从而计算得到输出电压与纸张的厚度的比例关系。
[0006]本发明的技术方案是提供一种纸张测厚结构:包括压纸机构以及检测机构，所述的检测机构包括相对设置的两霍尔传感器以及一磁钢，所述的磁钢与所述压纸机构连接，所述的磁钢沿两所述霍尔传感器的检测部分的中心点连线方向线性活动设置于两所述霍尔传感器之间；两个所述的霍尔传感器的输出端分别与减法运算放大器的两个输入端连接，且两个所述霍尔传感器的输出互为反向。
[0007]由此，磁钢在两个霍尔传感器之间做线性运动，而这个线性运动的运动量既是压纸机构的运动量，压纸机构的运动量来源于纸张厚度对压纸机构的位移作用，所以磁钢的运动量其实就是直接等于纸张的厚度，由于都是线性运动方式的直接转移，所以不存在运动量的误差，这使得本发明在采样阶段的数据来源是准确的，同时使用两个互为反向的霍尔传感器进行减法放大输出可以提升输出电压与纸张厚度的比例的线性度，进一步提升本发明的测量精准度，且本发明涉及的机械结构很少，多为单纯结构件，相对运动方式也仅为线性运动，所以故障率与成本较现有技术大幅度下降。
[0008]作为本发明的优选，所述的压纸机构包括无极调距部件、活动体以及压纸头，所述的压纸头设置在所述活动体的一端，所述的无极调距部件的伸缩方向平行于两所述霍尔传感器的检测部分的中心点连线方向，所述活动体沿所述无极调距部件的伸缩方向相对所述霍尔传感器活动设置，所述的磁钢与所述的活动体固接。
[0009]由此，磁钢与活动体固接，消除可能存在的相对活动产生的误差，同时采用无极调距部件的驱动过程是连续的，在该种驱动方向下压纸头的运动量可以与纸张厚度再实质上完全相等，使得采样的精准度提升，而现有技术的采样精准度完全受限与步进值的分辨率以及压纸机构与纸张厚度的角度转换误差率。
[0010]作为本发明的优选，所述无极调距部件的伸缩部分的中心轴线与所述压纸头的中心轴线重合。
[0011]由此，进一步消除压纸头由于受力不均匀相对纸面产生的轻微倾斜导致的采样失真的情况。
[0012]作为本发明的优选，所述的无极调距部件为弹性器件。
[0013]由此，选择弹性器件时成本低，结构简单，且更换方便，同时不需要动力机构亦能完成采样的整个过程。
[0014]作为本发明的优选，所述的无极调距部件为齿轮与齿条配合的伸缩结构。
[0015]由此，齿轮与齿条的配合结构在老化的时候亦能通过连续的无极运动将纸张压紧，而不会因为老化而产生对纸张的压力不足导致采样的数值的精准度随老化程度上升而下降。
[0016]作为本发明的优选，两所述霍尔传感器的检测部分的中心点连线穿过所述磁钢的中心点。
[0017]由此，两个霍尔传感器切割磁钢的磁场线的方式才能保证一致，这样就能减小由于两个霍尔传感器本身的工作状态差异性导致的减法运放输出精度下降，相对现有技术的一个霍尔传感器沿45°切线方向做弧形切割磁场线输出的方式来说，本发明的线性度更加好。
[0018]作为本发明的优选，一所述的霍尔传感器的输出端与前级运算放大器连接，另一所述的霍尔传感器的输出端与所述的前级运算放大器的输出端分别与所述减法运算放大器的两个输入端连接，所述减法运算放大器的输出端为判断信号输出端。
[0019]作为本发明的优选，所述的减法运算放大器为单供电轨到轨运算放大器。
[0020]由此，提升了最终输出量的上限数值，同时也保证了当磁钢处于无纸状态时检测机构的输出能等于OV或最大限度的接近0V，方便了初始化调零工作，也提升了最大量程。
[0021]作为本发明的优选，所述的前级运算放大器的比例电阻的比值与所述的减法运算放大器的比例电阻的比值相等。
[0022]由此，使得本发明最终输出电压与纸张厚度的比例关系的线性度得到很高的提升。
[0023]作为本发明的优选，所述的检测机构的最大量程等于所述减法运算放大器的饱和区值。
[0024]由此，使得检测机构的量程得到提升，同时能保证超过量程后检测数值不在变化，消除了由于超量程所带来的数据混乱。
[0025]本发明具有以下有益效果:
本发明具有测量精确，结构简单且误差环节极少的优点。
【附图说明】
[0026]图1为发明的第一种实施例结构不意图；
图2为发明的第二种实施例结构示意图；
图3为发明的电路示意图；
图中，1_压纸机构;2_检测机构;2_1_霍尔传感器;2_2_磁钢;2_3_减法运算放大器;2-4-前级运算放大器;1-1-无极调距部件；1-2-活动体;1-3-压纸头。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0028]如图1所示，本发明机构的第一种实施例包括压纸机构I以及检测机构2，检测机构2包括相对设置的两霍尔传感器2-1以及一磁钢2-2，两霍尔传感器2-1相对设置的方式优先为镜像相对或者对称相对设置，主要保证互相的检测平面为相对设置，且互相在对方检测平面上的映射面与对方检测平面重合。磁钢2-2与压纸机构I连接，磁钢2-2沿两霍尔传感器2-1的检测部分的中心点连线方向线性活动设置于两霍尔传感器2-1之间，既是两霍尔传感器2-1的检测平面的中心点的连线平行于磁钢2-2的中心点的活动轨迹。
[0029]压纸机构I包括无极调距部件1-1、活动体1-2以及压纸头1-3，压纸头1-3设置在活动体1-2的一端，无极调距部件1-1的伸缩方向平行于两霍尔传感器2-1的检测部分的中心点连线方向，活动体1-2沿无极调距部件1-1的伸缩方向相对霍尔传感器2-1活动设置，磁钢2-2与活动体1-2固接，压纸头1-3的压纸面为平面，既是该表面上任意两处的凹凸度完全一致。
[0030]无极调距部件1-1为弹性器件，弹性器件优选为弹簧，还可以选择其他与弹簧工作方式相同的，具有在一个线性方向上能做往复的弹性运动的其他器件，举例弹性器件优选为弹簧时，无极调距部件1-1的伸缩部分既是弹簧本身，也就是弹簧的形变主体，弹簧的形变主体的中心轴线与压纸头1-3的中心轴线重合。
[0031]当无极调距部件1-1无极调距部件1-1为弹性器件时，举例弹性器件优选为弹簧，则此时当无极调距部件1-1设置在活动体1-2的另一端，且无极调距部件1-1、活动体1-2以及压纸头1-3的中心轴线相互重合。
[0032]两霍尔传感器2-1的检测部分的中心点连线穿过磁钢2-2的中心点。
[0033]如图2所示，本发明机构的第二种实施例包括压纸机构I以及检测机构2，检测机构2包括相对设置的两霍尔传感器2-1以及一磁钢2-2，两霍尔传感器2-1相对设置的方式优先为镜像相对或者对称相对设置，主要保证互相的检测平面为相对设置，且互相在对方检测平面上的映射面与对方检测平面重合。磁钢2-2与压纸机构I连接，磁钢2-2沿两霍尔传感器2-1的检测部分的中心点连线方向线性活动设置于两霍尔传感器2-1之间，既是两霍尔传感器2-1的检测平面的中心点的连线平行于磁钢2-2的中心点的活动轨迹。
[0034]压纸机构I包括无极调距部件1-1、活动体1-2以及压纸头1-3，压纸头1-3设置在活动体1-2的一端，无极调距部件1-1的伸缩方向平行于两霍尔传感器2-1的检测部分的中心点连线方向，活动体1-2沿无极调距部件1-1的伸缩方向相对霍尔传感器2-1活动设置，磁钢2-2与活动体1-2固接，压纸头1-3的压纸面为平面，既是该表面上任意两处的凹凸度完全一致。
[0035]无极调距部件1-1为齿轮与齿条配合的伸缩结构，齿轮与齿条配合的伸缩结构，既是齿轮与齿条啮合，取齿条的一个定点当齿轮传动的时候，这个定点相对齿轮与齿条的啮合位置的距离做无极调距动作，本实施例中，齿条即为无极调距部件1-1的伸缩部分，齿条与活动体1-2固接，齿轮连接电机或者手动的转动机构。
[0036]两霍尔传感器2-1的检测部分的中心点连线穿过磁钢2-2的中心点。
[0037]本发明实施例的无极调距部件1-1除实施例一与实施例二中所所指出的两种实施方式外还可以是通过连杆结构连接本发明所安装的设备上的其他活动部件已完成无极调距功能的其他实现形式，只要是能保证压纸头1-3与磁钢2-2沿两霍尔传感器2-1的检测部分的中心点连线方向做无极调距的线性活动即可。
[0038]
如图3，本发明的电路实施例的两个霍尔传感器2-1的输出端分别与减法运算放大器2-3的两个输入端连接，且两个霍尔传感器2-1的输出互为反向。
[0039]其中一个霍尔传感器2-1的输出端与前级运算放大器2-4连接，另一个霍尔传感器2-1的输出端与前级运算放大器2-4的输出端分别与减法运算放大器2-3的两个输入端连接，减法运算放大器2-3的输出端为判断信号输出端，前级运算放大器2-4与减法运算放大器2-3共同组成双运放仪表放大器结构。减法运算放大器2-3选取为单供电轨到轨运算放大器。前级运算放大器2-4的比例电阻的比值与减法运算放大器2-3的比例电阻的比值相等，既是图3中R5/R4=R2/R3，其中R5与R4为减法运算放大器2-3的比例电阻，R2与R3为前级运算放大器2-4的比例电阻。
[0040]本发明最终输出定压记做Vout，检测机构2的最大量程既是Vout，Vout的最大值等于减法运算放大器2-3的饱和区值，Vout的计算过程为V0UT=( VH1-VH2)*((R5/R6)+1)。
[0041]上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
【主权项】
1.一种纸张测厚结构，包括压纸机构(I)以及检测机构(2)，其特征在于:所述的检测机构(2)包括相对设置的两霍尔传感器(2-1)以及一磁钢(2-2)，所述的磁钢(2-2)与所述压纸机构(I)连接，所述的磁钢(2-2)沿两所述霍尔传感器(2-1)的检测部分的中心点连线方向线性活动设置于两所述霍尔传感器(2-1)之间;两个所述的霍尔传感器(2-1)的输出端分别与减法运算放大器(2-3)的两个输入端连接，且两个所述霍尔传感器(2-1)的输出互为反向。2.根据权利要求1所述的一种纸张测厚结构，其特征在于:所述的压纸机构(I)包括无极调距部件(1-1)、活动体(1-2)以及压纸头(1-3)，所述的压纸头(1-3)设置在所述活动体(1-2)的一端，所述的无极调距部件(1-1)的伸缩方向平行于两所述霍尔传感器(2-1)的检测部分的中心点连线方向，所述活动体(1-2)沿所述无极调距部件(1-1)的伸缩方向相对所述霍尔传感器(2-1)活动设置，所述的磁钢(2-2)与所述的活动体(1-2)固接。3.根据权利要求2所述的一种纸张测厚结构，其特征在于:所述无极调距部件(1-1)的伸缩部分的中心轴线与所述压纸头(1-3)的中心轴线重合。4.根据权利要求2或3所述的一种纸张测厚结构，其特征在于:所述的无极调距部件(1-1)为弹性器件。5.根据权利要求2所述的一种纸张测厚结构，其特征在于:所述的无极调距部件(1-1)为齿轮与齿条配合的伸缩结构。6.根据权利要求1所述的一种纸张测厚结构，其特征在于:两所述霍尔传感器(2-1)的检测部分的中心点连线穿过所述磁钢(2-2)的中心点。7.根据权利要求1所述的一种纸张测厚结构，其特征在于:一所述的霍尔传感器(2-1)的输出端与前级运算放大器(2-4)连接，另一所述的霍尔传感器(2-1)的输出端与所述的前级运算放大器(2-4)的输出端分别与所述减法运算放大器(2-3)的两个输入端连接，所述减法运算放大器(2-3)的输出端为判断信号输出端。8.根据权利要求1或7所述的一种纸张测厚结构，其特征在于:所述的减法运算放大器(2-3)为单供电轨到轨运算放大器。9.根据权利要求1所述的一种纸张测厚结构，其特征在于:所述的前级运算放大器(2-4)的比例电阻的比值与所述的减法运算放大器(2-3)的比例电阻的比值相等。10.根据权利要求1或7所述的一种纸张测厚结构，其特征在于:所述的检测机构(2)的最大量程等于所述减法运算放大器(2-3)的饱和区值。
【文档编号】G01B7/06GK105937874SQ201610507889
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】阮永华, 陈铿, 彭星, 朱秉晗
【申请人】杭州空灵智能科技有限公司