纱线张力传感器的制作方法

本实用新型涉及张力检测领域，具体的，涉及一种纱线张力传感器。

背景技术：

纱线张力传感器作为力敏型传感器之一，需通过弹性体检测受力，并通过检测电路将物理受力转换为电信号，从而测出当前的受力情况。弹性体的品质对传感器性能影响很大。在弹性范围内快速加载或卸载后，弹性体并不能立即恢复原位，有随时间延长产生附加弹性应变的现象,包含弹性蠕变和弹性后效，统称为滞弹性。因此，传感器弹性体的选择，对传感器的性能至关重要。

选择弹性材料时，依据之一是弹性材料的弹性模量E，以及弹性材料的弹性后效和热弹性效应对性能的影响。弹性模量是工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。常用的纱线张力传感器弹片有铍青铜弹片、钢质弹片，铍青铜的弹性模量128GPa，钢片的弹性模量200GPa。这两种金属弹片在使用一段时间后，均会出现弹性疲劳，零位会向张力大的方向漂移，从而出现测量误差。

另外，力敏传感器大多是采用应变片作为主要元件。一般情况下，会使用胶水将应变片贴到弹性体上，在弹性体受外界力的作用下产生机械变形时，应变片的电阻值相应的发生变化。而胶容易老化，且怕油污，在弹性体每日几十万次的弯曲形变下，应变片与弹性体的粘接处会发生蠕变等情形，从而导致传感器零位的漂移，出现测量误差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种稳定性高，测量精度高且可调节零位的纱线张力传感器。

为了实现上述目的，本实用新型提供的纱线张力传感器包括壳体、感应组件以及电路板，壳体设置有槽道和内腔，槽道与内腔通过槽道底板隔离，槽道底板设置有缺口，感应组件通过缺口由内腔伸入槽道内，电路板位于内腔内部。电路板设置有主控电路模块、感应电路模块、运算放大器电路模块以及零位调节电路模块，感应电路模块向主控电路模块发送感应模拟信号，主控电路模块根据感应模拟信号进行运算并将感应模拟信号发送至运算放大器电路模块。零位调节电路模块获取零位按键信号并将零位按键信号发送至主控电路模块。

由上述方案可见，本实用新型的纱线张力传感器通过设置有零位调节电路模块，可通过调节零位使得传感器的测量更加精确，同时，通过调零的设置，传感器的使用时间得到延长，保障传感器的使用寿命。此外，传感器通过检测感应组件所受的压力值，通过主控电路进行补偿以及运算放大器电路的放大处理，使得检测的精度大大提高。

一个方案中，电路板还设置有外接接口，运算放大器电路模块将放大的感应模拟信号发送至外接接口。

由此可见，设置外接接口，可将传感器检测的数据发送至外接设备，以便用户查看数据，有利于发现数据的异常，便于调整。

另一个方案中，壳体还设置有外接通孔以及按键通孔，外接通孔与外接接口相对设置，按键通孔与零位调节电路模块的零位按键相对设置。

由此可见，为了防止将零位按键设置在壳体外部出现误触的情况以及增大传感器体积的情况，零位调节电路模块的零位按键设置在壳体的内部，同时在壳体上设置与零位按键相对的按键通孔，便于用户触发按键，进行零位调节。

进一步的方案中，电路板还设置有指示灯，指示灯与主控电路模块电连接。

由此可见，为了指示传感器是否处于工作情况，设置指示灯，可让用户获知传感器的工作状态，同时，在进行零位调节时，有助于用户根据指示灯的提示完成调零的设置。

进一步的方案中，感应组件与壳体的底部倾斜设置，槽道底板的一部分与感应组件平行设置；感应组件包括陶瓷弹片、陶瓷感应触头以及弹片基座，陶瓷弹片的两端分别与陶瓷感应触头和弹片基座固定连接，弹片基座可拆卸固定在内腔内。

由此可见，本实用新型的纱线张力传感器利用陶瓷弹片作为弹性体，陶瓷弹片具有较高弹性模量，可提高传感器的响应速度。同时，与纱线接触的部件也采用陶瓷感应触头，利用陶瓷的光滑表面，减少对纱线的磨损，保障纱线产品的质量，同时可减少因磨损而产生的灰尘。

进一步的方案中，陶瓷弹片上设置有应变片，应变片烧结在陶瓷弹片上。

由上述方案可见，为了防止应变片与弹性体的粘接处会发生蠕变等情形，本纱线传感器将应变片烧结在陶瓷弹片上，使应变片与陶瓷弹片合为一体，避免出现蠕变而产生零位漂移的情况，影响传感器的测量精度，同时提高传感器的稳定性。

更进一步的方案中，陶瓷感应触头包括受力部和限位块，受力部的一部分由内腔伸入槽道内，限位块由受力部的底部延伸而成。

由此可见，由于陶瓷弹片的刚度较大，在出现较大的物理形变时，容易出现折断情况，因此，设置了限位块，防止陶瓷弹片出现较大的物理变形时，起到保护作用。

具体的方案中，槽道的两端分别设置有进出口瓷件，进出口瓷件通过固定弹片固定于壳体上。

由此可见，纱线传感器在使用时需要通过导向元件引导纱线的行进方向，因此，在槽道的两端分别设置有进出口瓷件，使得在引导纱线行进的过程中，减少磨损。此外，通过固定弹片将进出口瓷件固定于壳体上，利用固定弹片的弹性，便于拆卸维修。

较具体的方案中，壳体包括相互配合的第一壳体和第二壳体，第一壳体设置有第一清洁通孔，第二壳体设置有第二清洁通孔，第一清洁通孔与第二清洁通孔相对设置。

由此可见，纱线张力传感器在工作过程中容易接触灰尘，设置清洁通孔，可便于操作人员进行传感器的清理，避免灰尘影响内部电路的正常工作，同时提高传感器的工作稳定性。

更具体的方案中，内腔内部设置有保护壳，电路板设置在保护壳内。

由上述方案可见，由于内腔与槽道之间设有通孔，难以做到完全避免灰尘进入内腔的情况，在内腔设置保护壳用于保护电路板，最大程度的保护内部电路，提高传感器的工作稳定性。

附图说明

图1是本实用新型纱线张力传感器实施例一的结构图。

图2是本实用新型纱线张力传感器实施例一的结构分解图。

图3是本实用新型纱线张力传感器实施例一另一视角的结构分解图。

图4是本实用新型纱线张力传感器实施例一中感应组件的结构分解图。

图5是本实用新型纱线张力传感器实施例一中电路组件的结构图。

图6是本实用新型纱线张力传感器实施例一的电路原理图。

图7是本实用新型纱线张力传感器实施例二的结构图。

图8是本实用新型纱线张力传感器实施例二的结构分解图。

图9是本实用新型纱线张力传感器实施例二的结构剖视图。

图10是本实用新型纱线张力传感器实施例二中壳体的结构图。

图11是本实用新型纱线张力传感器实施例二中感应组件的结构图。

图12是本实用新型纱线张力传感器实施例二中电路板的结构图。

图13是本实用新型纱线张力传感器实施例二的电路原理图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，本实施例的纱线张力传感器包括壳体10，参见图2，壳体10包括相互配合的第一壳体101和第二壳体102。壳体10设置有槽道12，槽道12两端分别设置有进出口瓷件13和进出口瓷件14，进出口瓷件13通过固定弹片131固定在壳体10上，进出口瓷件14通过固定弹片141固定在壳体10上。壳体10设置有清洁通孔11，第一壳体101设置有第一清洁通孔111，第二壳体102设置有第二清洁通孔112，第一清洁通孔111与第二清洁通孔112相对设置组成清洁通孔11。

参见图3，壳体10还设置有内腔103，内腔103和槽道12均由第一壳体101和第二壳体102配合构成。槽道12与内腔103通过槽道底板121隔离，槽道底板121设置有缺口122，使槽道12与内腔103相通。纱线张力传感器还包括感应组件16，感应组件16通过缺口122由内腔103延伸入所述槽道12内。感应组件16与壳体10的底部倾斜设置，倾斜的角度可根据需要进行设置，槽道底板121的一部分与感应组件16平行设置。

参见图4，感应组件16包括陶瓷弹片161、陶瓷感应触头162以及弹片基座163，陶瓷弹片161的两端分别与陶瓷感应触头162和弹片基座163固定连接，弹片基座163可拆卸固定在内腔103内。其中，陶瓷感应触头162包括受力部164和限位块165，受力部164的一部分由所述内腔103伸入所述槽道12内，限位块165由受力部164的底部延伸而成。受力部164设置有容纳腔166，陶瓷弹片161插入容纳腔166中固定陶瓷感应触头162。本实施例中，陶瓷弹片161设置有应变片（未示出），应变片烧结在陶瓷弹片161上。在陶瓷弹片161上利用印刷烧结的技术，形成厚度为几微米到数十微米的电路膜层，同时将应变片及相关电子元件烧结固定在陶瓷弹片161上，增加电路的稳定性。

参见图2、图3和图5，本实施例的纱线张力传感器还设置有电路组件17，电路组件17包括电路板18和保护壳19，保护壳19设置在内腔103内部，电路板18设置在保护壳19内。电路板18设置有指示灯181、零位按键182和外接接口（未示出），指示灯181、零位按键182和外接接口焊接在电路板17上。保护壳19设置有指示灯灯罩191，指示灯灯罩191可将指示灯181所发射的光线散射。保护壳19还设置有外接缺口192，用于容纳外接线缆（未示出），使外接线缆与外接接口连接。第一壳体101还设置有外接通孔104以及按键通孔105，外接通孔15与外接接口相对设置，同时，外接通孔15还与外接缺口192相对设置。所述按键通孔105与零位按键182相对设置，便于触发按键。

参见图6，本实用新型纱线张力传感器的电路板35设置有主控电路模块20、感应电路模块21、运算放大器电路模块22、零位调节电路模块23以及输出接口电路模块24。感应电路模块21获取应变片所感应的张力变化值并转化为感应模拟信号。感应电路模块21向主控电路模块20发送感应模拟信号，主控电路模块20根据感应模拟信号进行运算并将感应模拟信号发送至运算放大器电路模块22。运算放大器电路模块22将放大的所述感应模拟信号发送至所述输出接口电路模块24。零位调节电路模块23获取零位按键信号并将零位按键信号发送至主控电路模块20。此外，指示灯与主控电路模块20电连接，外接接口设置在输出接口电路模块24上，零位按键182设置在零位调节电路模块上。

本实用新型纱线张力传感器工作时，纱线在从槽道12中间穿过，同时，纱线在行进的过程中对陶瓷感应触头162产生压力，进而使陶瓷弹片161产生形变，改变陶瓷弹片161上应变片的阻值，由于应变片受力的电阻值变化范围很小，因此必须使用专门的电路来测量这种微弱的电阻变化，最常用的电路为电桥电路。感应电路模块21获取应变片所感应的变化阻值后将其转化为感应模拟信号。主控电路模块20根据感应模拟信号进行运算以及进行补偿，并将处理后的感应模拟信号发送至运算放大电路模块22。运算放大电路模块22对感应模拟信号进行放大处理，使得检测的数据的精度提高。为了便于查看传感器所检测到的张力数据，经过运算放大电路模块22放大处理后的感应模拟信号被发送至所述输出接口电路模块24，从而输出检测数据。

由于纱线张力传感器陶瓷弹片161的一端处于悬空状态，在重力场中，零位随着纱线张力传感器安装状态的不同而发生变化，本实施例中可通过零位按键182进行零位的调节。当传感器安装位置确定后，在放入纱线之前，触动零位按键182产生零位按键信号，零位调节电路模块23获取零位按键信号并将零位按键信号发送至主控电路模块20。通过主控电路模块20可根据重力场的影响给予补偿，并锁定零位，从而解决零位受重力场影响而变化的问题。此外，若传感器因长期使用而出现漂移时，亦可通过零位调节电路模块23进行零位的调节。

实施例二：

如图7所示，本实施例的纱线张力传感器包括壳体30，壳体30设置有槽道31，槽道31的两端分别设置有进出口瓷件32和进出口瓷件33。参见图8和图9，壳体30包括相互配合的第一壳体301和第二壳体302，第一壳体301和第二壳体302配合形成内腔303，槽道31设置在第一壳体301上，第二壳体302设置有外接通孔36。进出口瓷件32通过固定弹片321固定在壳体30上，进出口瓷件33通过固定弹片331固定在壳体30上。纱线张力传感器还包括感应组件34和电路板35，感应组件34和电路板35设置于内腔303内部。参见图10，槽道31与内腔303通过槽道底板311隔离，槽道底板311设置有缺口312，使槽道31与内腔303相通。

由图9和图10中还可以看出，感应组件34通过缺口312由内腔303延伸入所述槽道31内。感应组件34与壳体30的底部倾斜设置，倾斜的角度可根据需要进行设置，槽道底板311的一部分与感应组件34平行设置。参见图11，感应组件34包括陶瓷弹片341、陶瓷感应触头343以及弹片基座342，陶瓷弹片341的两端分别与陶瓷感应触头343和弹片基座342固定连接，弹片基座342通过螺孔305和螺孔346固定在内腔303内。其中，陶瓷感应触头343包括受力部344和限位块345，受力部344的一部分由所述内腔303伸入所述槽道31内，限位块345由受力部344的底部延伸而成。受力部344设置有容纳腔（未示出），陶瓷弹片341插入容纳腔中固定陶瓷感应触头343。本实施例中，陶瓷弹片341设置有应变片（未示出），应变片烧结在陶瓷弹片341上。在陶瓷弹片341上利用印刷烧结的技术，形成厚度为几微米到数十微米的电路膜层，同时将应变片及相关电子元件烧结固定在陶瓷弹片341上，增加电路的稳定性。

参见图12，电路板35设置有外接接口351、指示灯352和零位按键353，外接接口351、指示灯352和零位按键353焊接在电路板35上。外接接口351与外接通孔36相对设置，第一壳体301设置有按键通孔304和指示灯通孔306，按键通孔304与零位按键353相对设置，指示灯352穿过指示灯通孔306并露出壳体301外。

参见图13，本实用新型纱线张力传感器的电路板35设置有主控电路模块40、感应电路模块41、运算放大器电路模块42、零位调节电路模块43以及输出接口电路模块44。感应电路模块41获取应变片所感应的张力变化值并转化为感应模拟信号。感应电路模块41向主控电路模块40发送感应模拟信号，主控电路模块40根据感应模拟信号进行运算并将感应模拟信号发送至运算放大器电路模块42。运算放大器电路模块42将放大的所述感应模拟信号发送至所述输出接口电路模块44。零位调节电路模块43获取零位按键信号并将零位按键信号发送至主控电路模块40。此外，指示灯与主控电路模块40电连接，外接接口设置在输出接口电路模块44上，零位按键353设置在零位调节电路模块上。

本实用新型纱线张力传感器工作时，纱线在从槽道31中间穿过，同时，纱线在行进的过程中对陶瓷感应触头343产生压力，进而使陶瓷弹片341产生形变，改变陶瓷弹片341上应变片的阻值，由于应变片受力的电阻值变化范围很小，因此必须使用专门的电路来测量这种微弱的电阻变化，最常用的电路为电桥电路。感应电路模块41获取应变片所感应的变化阻值后将其转化为感应模拟信号。主控电路模块40根据感应模拟信号进行运算以及进行补偿，并将处理后的感应模拟信号发送至运算放大电路模块42。运算放大电路模块42对感应模拟信号进行放大处理，使得检测的数据的精度提高。为了便于查看传感器所检测到的张力数据，经过运算放大电路模块42放大处理后的感应模拟信号被发送至所述输出接口电路模块44，从而输出检测数据。

由于纱线张力传感器陶瓷弹片341的一端处于悬空状态，在重力场中，零位随着纱线张力传感器安装状态的不同而发生变化，本实施例中可通过零位按键353进行零位的调节。当传感器安装位置确定后，在放入纱线之前，触动零位按键353产生零位按键信号，零位调节电路模块43获取零位按键信号并将零位按键信号发送至主控电路模块40。通过主控电路模块40可根据重力场的影响给予补偿，并锁定零位，从而解决零位受重力场影响而变化的问题。此外，若传感器因长期使用而出现漂移时，亦可通过零位调节电路模块43进行零位的调节。

由上述可知，本实用新型的纱线张力传感器通过设置有零位调节电路模块，可通过调节零位使得传感器的测量更加精确，同时，通过调零的设置，传感器的使用时间得到延长，保障传感器的使用寿命。此外，传感器通过检测感应组件所受的压力值，通过主控电路进行补偿以及运算放大器电路的放大处理，使得检测的精度大大提高。同时，使用应变片与陶瓷弹片合为一体，避免出现蠕变而产生零位漂移的情况，影响传感器的测量精度，同时提高传感器的稳定性。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。