专利名称：一种磁阻力测力传感系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械领域，具体涉及一种磁阻力测力传感系统。
背景技术：
在针织、纺织、化纤、线缆等生产行业对纤维、丝线的恒定张力需要严格控制，由于上述行业在生产过程中需要使用能够对力进行长期、连续、实时、高精度监测的传感器，但目前的传感器在长期使用时零漂移量较大，对于需要高精度、快速调整的生产行业具有局限性。
实用新型内容本实用新型提供一种磁阻力测力传感系统，能够在长期使用时减少零点漂移量。本实用新型提供了一种磁阻力测力传感系统，包括刚性杠杆，其具有固定转轴、施力端和测量端，所述施力端和测量端以所述固定转轴为中心摆动；动摆磁体，其与所述刚性杠杆的测量端连接；两个限位磁体，两个所述限位磁体分别设置在所述动摆磁体的两侧且在所述动摆磁体的磁场范围内，所述限位磁体与所述动摆磁体相同极性的磁极相对；当所述刚性杠杆受到外力以所述固定转轴为中心摆动时，所述动摆磁体向靠近一侧所述限位磁体运动的同时远离另一侧所述限位磁体；霍尔元件，其设置在所述动摆磁体的磁场范围内，且在所述动摆磁体与所述限位磁体之间，用于检测到所述动摆磁体的磁场变化并输出信号；计算系统，其接收所述信号，并对所述信号进行计算得到所述刚性杠杆受到的外力大小。在本实用新型各实施例中，优选地，所述固定转轴穿过所述刚性杠杆的重心。在本实用新型各实施例中，优选地，两个所述限位磁体相同或不同。在本实用新型各实施例中，优选地，所述动摆磁体和两个所述限位磁体相同或不同。在本实用新型各实施例中，优选地，所述动摆磁体和两个所述限位磁体为永磁体或电磁体。在本实用新型各实施例中，优选地，进一步包括差分放大器和多个所述霍尔元件，多个所述霍尔元件分别位于所述动摆磁体的两侦牝且处于动摆磁体与所述限位磁体之间；每两个所述霍尔元件共同与一个所述差分放大器连接；所述差分放大器接收所述霍尔元件输出的信号并处理，将经过处理后的所述信号发送至所述计算系统。在本实用新型各实施例中，优选地，所述霍尔元件的个数为多个，进一步包括处理器，多个霍尔元件分别位于所述动摆磁体的两侧，且处于动摆磁体与所述限位磁体之间；所述处理器对所述霍尔元件输出的所述信号进行处理，将处理后的所述信号传送至所述计算系统。通过本实用新型各实施例提供的一种磁阻力测力传感系统，能够带来以下有益效果通过在动摆磁体旁设置两个限位磁体，两个限位磁体设置在动摆磁体磁场范围之内，且限位磁体在动摆磁体的磁场范围内，限位磁体与动摆磁体相同极性的磁极相对,当动摆磁体受到外力摆动时,动摆磁体接近其中一个限位磁体,根据同极相斥的原理,限位磁体给动摆磁体一个斥力，抑制动摆磁体的摆动,达到了当动摆磁体摆动时,系统能够快速地调整，抑制动摆磁体摆动，同时在长期使用时减小了零漂移量；通过将固定转轴穿过刚性杠杆的重心，以重心作为刚性杠杆的受力支点，能够达 到当整个传感系统受到外力冲击时，外力对磁阻力测力传感系统的影响较小；通过设置多个霍尔元件，并连接到差分放大器上，能够更准确的得到外力的大小，达到高精度监测的能力；同时可以有效地消除霍尔元件引入的零点漂移。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。图I为本实用新型一种磁阻力测力传感系统实施例的结构示意图；图2为本实用新型一种磁阻力测力传感方法实施例的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。本实用新型提供一种磁阻力测力传感系统，包括刚性杠杆，其具有固定转轴、施力端和测量端，所述施力端和测量端以所述固定转轴为中心摆动；动摆磁体，其与所述刚性杠杆的测量端连接；两个限位磁体，两个所述限位磁体分别设置在所述动摆磁体的两侧且在所述动摆磁体的磁场范围内，所述限位磁体与所述动摆磁体相同极性的磁极相对；当所述刚性杠杆受到外力以所述固定转轴为中心摆动时，所述动摆磁体向靠近一侧所述限位磁体运动的同时远离另一侧所述限位磁体；霍尔元件，其设置在所述动摆磁体的磁场范围内，且在所述动摆磁体与所述限位磁体之间，用于检测到所述动摆磁体的磁场变化并输出信号；计算系统，其接收所述信号，并对所述信号进行计算得到所述刚性杠杆受到的外力大小。[0034]所述刚性杠杆的施力端和测量端可以设置在刚性杠杆的同一端，也可以设置在不同端，即刚性杠杆具有左右两端，当施力端和测量端都在左端或右端时，固定转轴设置在刚性杠杆的另一端；当施力端和测量端分别在左端和右端时，固定转轴设置在刚性杠杆的两端之间。动摆磁体设置在刚性杠杆的测量端，靠近测量端有两个限位磁体，杠杆相对限位磁体以支点为轴可以做摆动。应理解，刚性杠杆受到外力后，只能在一个方向内进行摆动，例如，当刚性杠杆水平放置时，刚性杠杆受到了外力，在外力的作用下刚性杠杆只会在水平方向进行摆动，不会在竖直方向进行摆动。应理解，动摆磁体和限位磁体可以为磁铁或其它能产生磁场的装置。霍尔元件设置在动摆磁体的磁场范围内，且在动摆磁体与限位磁体之间。应理解，动摆磁体分别与两个限位磁体之间形成了两个空隙，霍尔元件可以设置在任意一个空隙中。 当所述刚性杠杆受到外力以所述固定转轴为中心摆动时，所述动摆磁体向靠近一侧所述限位磁体运动的同时远离另一侧所述限位磁体，此时，所述动摆磁体周围的磁场发生变化，霍尔元件检测到磁场的变化，输出对应磁场变化的信号。计算系统通过计算所述信号得到动摆磁体外力的大小。也可以进一步推算出动摆磁体的位移量。应理解，一般使用测力传感器的场合都会伴有机械性的震动，但现有的测力传感器调节速度慢，容易产生零漂移。本实用新型提供的一种磁阻力测力传感系统能够在有外界震动的环境下正常工作，减少外界环境对系统本身的影响。在本实用新型各实施例中，优选地，所述固定转轴穿过所述刚性杠杆的重心。当以刚性杠杆的重心处设置固定转轴时，刚性杠杆整体不会因为加速度产生旋转，可以有效地消除外界震动对传感器的影响。在本实用新型各实施例中，优选地，两个所述限位磁体相同或不同。可以选择完全相同的两个限位磁体，能够简化工艺和计算，同时可以采用批量生产的磁体；也可以选择不同的两个限位磁体，替代性强，对磁体的要求没有严格控制，较为简便。在本实用新型各实施例中，优选地，所述动摆磁体和两个所述限位磁体相同或不同。可以选择完全相同的磁体，能够简化工艺和计算，同时可以采用批量生产的磁体；也可以选择不同的磁体，替代性强，对磁体的要求没有严格控制，较为简便。在本实用新型各实施例中，优选地，所述动摆磁体和两个所述限位磁体为永磁体或电磁体。由于永磁体的温度特性比较好，例如钐钴，当外界温度变化时，对系统的影响比较小；也可以使用电磁体，增强了工艺的多样性。在本实用新型各实施例中，优选地，进一步包括差分放大器和多个所述霍尔元件，所述多个霍尔元件分别位于所述动摆磁体的两侧，且处于动摆磁体与所述限位磁体之间；每两个所述霍尔元件共同与一个所述差分放大器连接。所述差分放大器接收所述霍尔元件输出的信号并处理，将经过处理后的所述信号发送至所述计算系统。霍尔元件也存在零漂移，当采用多个相同的霍尔元件差分输出，可以有效地消除霍尔元件引入的零点漂移。应理解，多个所述霍尔元件为相同的霍尔元件。在一个实施例中，当包括3个霍尔元件A、B和C时，可以将A放置在动摆磁体的左侧，B、C放置在动摆磁体的右侧,B和C与一个差分放大器连接,A和B与一个差分放大器连接，A和C与一个差分放大器连接，这样得到3组电信号，可以将3组电信号进行处理和比对，从而得到外力的大小。上述实施例还可以将A单独与一个运算放大器连接，B和C与一个差分放大器连接，这样能够得到2组数据，将2组电信号进行处理和比对，得到外力的大小。在一个实施例中，当包括4个霍尔元件A、B、C和D时，可以将A和B放置在动摆磁体的左侧，C和D放置在动摆磁体的右侧,A和B与一个差分放大器连接,C和D与一个差分放大器连接，这样得到2组电信号，可以将2组电信号进行处理和比对，从而得到外力的大小。应理解，当包括多个所述霍尔元件时，也可以采用运算放大器。例如具有多个霍尔元件，将所述霍尔元件与运算放大器分组连接。这里只列举了其中的几种情况，还可以采用其它的现有的霍尔元件与运算放大器分组连接的技术。 在本实用新型各实施例中，优选地，所述霍尔元件的个数为多个，进一步包括处理器，多个霍尔元件分别位于所述动摆磁体的两侧，且处于动摆磁体与所述限位磁体之间；所述处理器对所述霍尔元件输出的所述信号进行处理，将处理后的所述信号传送至所述计算系统。可以将多个霍尔元件发出的信号进行处理，例如进行A/D转换，将处理后的信号发送给计算系统化。本实用新型还提供一种磁阻力测力传感方法，所述方法包括如下步骤利用如所述的一种磁阻力测力传感系统；当刚性杠杆受到外力以固定转轴为中心摆动时，动摆磁体向靠近一侧限位磁体运动的同时远离另一侧限位磁体；两个所述限位磁体对所述动摆磁体产生斥力，抑制所述动摆磁体的摆动，直至所述动摆磁体静止；同时，霍尔元件检测到所述动摆磁体的磁场变化，输出信号；对所述信号进行计算得到所述外力的大小。当刚性杠杆受到外力后，只能在一个方向内进行摆动，例如，当刚性杠杆水平放置时，刚性杠杆受到了外力，在外力的作用下刚性杠杆只会在水平方向进行摆动，不会在竖直方向进行摆动。霍尔元件设置在动摆磁体的磁场范围内，且在动摆磁体与限位磁体之间。应理解，动摆磁体分别与两个限位磁体形成了两个空隙，霍尔元件可以设置在任意一个空隙中。当所述刚性杠杆受到外力以所述固定转轴为中心摆动时，所述动摆磁体向靠近一侧所述限位磁体运动的同时远离另一侧所述限位磁体，此时，所述动摆磁体周围的磁场发生变化，霍尔元件检测到磁场的变化，霍尔元件输出对应磁场的变化的信号。计算系统通过计算信号得到动摆磁体的外力。还能够进一步得到所述动摆磁体的位移。在本实用新型各实施例中，优选地，当具有多个所述霍尔元件和差分放大器时，在所述霍尔元件检测到所述动摆磁体的磁场变化，输出信号的步骤之后，且在所述计算系统对所述信号进行计算得到所述外力的大小的步骤之前，进一步包括多个所述霍尔元件分别检测所述动摆磁体的磁场变化，每两个所述霍尔元件将检测到的所述信号通过所述差分放大器处理后发出。霍尔元件也存在零漂移，当采用多个同样的霍尔元件差分输出，可以有效地消除霍尔元件引入的零点漂移。应理解，多个霍尔元件是差分输出的。在本实用新型各实施例中，优选地，当所述霍尔元件具有温度补偿单元时，在霍尔元件检测到所述动摆磁体的磁场变化的步骤进一步包括在所述霍尔元件检测到所述动摆磁体的磁场变化，针对所述动摆磁体磁场的变化进行温度补偿。应理解，当一种磁阻力测力传感系统在使用过程中温度的变化较大时，可以采用具有温度补偿单元的霍尔元件，消除霍尔元件的零漂移。在一个实施例中，如图I所示，一种磁阻力测力传感系统包括限位磁体101、动摆磁体102、固定转轴103、刚性杠杆104、霍尔元件105、运算放大器106。 刚性杠杆104的重心处设置有固定转轴103，动摆磁体102固定在测量端，靠近测量端有限位磁体101，动摆磁体102与限位磁体101相同极性的磁极相对。动摆磁体101附近位置有用于测量磁场变化的霍尔元件105及运算放大器106，通过测量动摆磁体102磁场的变化，从而计算得到外力的大小。在一个实施例中，如图2所示，一种磁阻力测力传感方法包括如下步骤步骤201为当刚性杠杆受到外力以固定转轴为中心摆动时，动摆磁体向靠近一侧限位磁体运动的同时远离另一侧限位磁体。应理解，刚性杠杆受到外力后，只能在一个方向内进行摆动，例如，当刚性杠杆水平放置时，刚性杠杆受到了外力，在外力的作用下刚性杠杆只会在水平方向进行摆动，不会在竖直方向进行摆动。步骤202为两个限位磁体对动摆磁体产生斥力，抑制动摆磁体的摆动，直至动摆磁体静止。应理解，这里的停止为动摆磁体恢复到初始的动摆磁体的位置。通过两个限位磁体抑制动摆磁体的摆动，从而使得动摆磁体静止。步骤203为四个霍尔元件分别检测动摆磁体的磁场变化。应理解，步骤202与步骤203为同时进行的两个步骤。应理解，能够有效地消除霍尔元件引入的零点漂移。步骤204为针对动摆磁体磁场的变化进行温度补偿。应理解，此步骤能够消除温度对外力计算的影响。步骤205为每两个霍尔元件将检测到的信号通过差分放大器处理后发出。步骤206为对电信号进行计算得到外力的大小。通过本实用新型各实施例提供的一种磁阻力测力传感系统及其方法，能够带来以下有益效果通过在动摆磁体旁设置两个限位磁体，两个限位磁体设置在动摆磁体磁场范围之内，且限位磁体在动摆磁体的磁场范围内，限位磁体与动摆磁体相同极性的磁极相对,当动摆磁体受到外力摆动时,动摆磁体接近其中一个限位磁体,根据同极相斥的原理,限位磁体给动摆磁体一个斥力,抑制动摆磁体的摆动,达到了当动摆磁体摆动时,系统能够快速地调整，抑制动摆磁体摆动，同时在长期使用时减小了零漂移量；[0083]通过将固定转轴穿过刚性杠杆的重心，以重心作为刚性杠杆的受力支点，能够达到当整个传感系统受到到外力冲击时，外力对磁阻力测力传感系统的影响较小；通过设置多个霍尔元件，并连接到差分放大器上，能够更准确的得到外力的大小，达到高精度监测的能力；同时可以有效地消除霍尔元件引入的零点漂移；通过在霍尔元件中设置温度补偿单元，能够当外界温度变化时，减少对霍尔元件检测结果的影响。本实用新型提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合，通过这种组合得到的技术方案，也在本实用新型的范围内。 显然，本领域技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种磁阻力测カ传感系统，其特征在于，包括 刚性杠杆，其具有固定转轴、施力端和測量端，所述施カ端和測量端以所述固定转轴为中心摆动； 动摆磁体，其与所述刚性杠杆的測量端连接； 两个限位磁体，两个所述限位磁体分别设置在所述动摆磁体的两侧且在所述动摆磁体的磁场范围内，所述限位磁体与所述动摆磁体相同极性的磁极相对； 当所述刚性杠杆受到外力以所述固定转轴为中心摆动时，所述动摆磁体向靠近ー侧所述限位磁体运动的同时远离另ー侧所述限位磁体； 霍尔元件，其设置在所述动摆磁体的磁场范围内，且在所述动摆磁体与所述限位磁体之间，用于检测到所述动摆磁体的磁场变化并输出信号； 计算系统，其接收所述信号，并对所述信号进行计算得到所述刚性杠杆受到的外力大小。
2.如权利要求I所述的ー种磁阻力测カ传感系统，其特征在于，所述固定转轴穿过所述刚性杠杆的重心。
3.如权利要求I所述的ー种磁阻力测カ传感系统，其特征在于，两个所述限位磁体相同或不同。
4.如权利要求I所述的ー种磁阻力测カ传感系统，其特征在于，所述动摆磁体和两个所述限位磁体相同或不同。
5.如权利要求1-4中任一项所述的一种磁阻力测カ传感系统，其特征在于，所述动摆磁体和两个所述限位磁体为永磁体或电磁体。
6.如权利要求1-4中任一项所述的一种磁阻力测カ传感系统，其特征在干，进ー步包括 差分放大器和多个所述霍尔元件，多个所述霍尔元件分别位于所述动摆磁体的两侧，且处于动摆磁体与所述限位磁体之间；每两个所述霍尔元件共同与一个所述差分放大器连接；所述差分放大器接收所述霍尔元件输出的信号并处理，将经过处理后的所述信号发送至所述计算系统。
7.如权利要求1-4中任一项所述的一种磁阻力测カ传感系统，其特征在于，所述霍尔元件的个数为多个，进ー步包括 处理器，多个霍尔元件分别位于所述动摆磁体的两侧，且处于动摆磁体与所述限位磁体之间；所述处理器对所述霍尔元件输出的所述信号进行处理，将处理后的所述信号传送至所述计算系统。
专利摘要本实用新型涉及机械领域，具体涉及一种磁阻力测力传感系统，能够在长期使用时减少零点漂移量。一种磁阻力测力传感系统包括刚性杠杆具有固定转轴、施力端和测量端，施力端和测量端以固定转轴为中心摆动；动摆磁体与刚性杠杆的测量端连接；两个限位磁体分别设置在动摆磁体的两侧且在动摆磁体的磁场范围内，限位磁体与动摆磁体相同极性的磁极相对；当刚性杠杆受到外力以固定转轴为中心摆动时，动摆磁体向靠近一侧限位磁体运动的同时远离另一侧限位磁体；霍尔元件，其设置在动摆磁体的磁场范围内，且在动摆磁体与限位磁体之间，用于检测到动摆磁体的磁场变化并输出信号；计算系统，其接收信号并对信号计算得到刚性杠杆受到的外力大小。
文档编号G01L1/12GK202547831SQ201220180480
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者朱建强, 马鸣 申请人:杭州嘉拓科技有限公司