一种轴销式径向测力传感器的制作方法

本实用新型涉及测力设备，尤其是一种轴销式径向测力传感器。

背景技术：

现代工业中，轴销在机械设备如电子吊秤、制动器等里主要起到定位作用，用以承受较大的挤压力及剪切力。一般的轴销无法及时反馈当前自身所承受的挤压力或剪切力的大小，当超过自身负荷时，容易造成安全事故；另外，一般的测力传感器需要额外匹配外设的变送模块来进行信号传输处理，这增多了整体部件结构，使得测力传感器更趋巨型化和分离化，给使用者带来了不便。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种结构一体化、使用方便的轴销式径向测力传感器。

为了弥补现有技术的不足，本实用新型实施例采用的技术方案是：

一种轴销式径向测力传感器，包括：一体连接的密封盖体和用于承载受力的轴销体，所述密封盖体与所述轴销体的一端相抵接，所述密封盖体上设置有用于接入外部电缆线的信号插头；所述轴销体内设置有用于测量并转化径向力应变为应变电信号的应变组件，所述密封盖体内设置有用于放大输出所述应变电信号的调理输出电路，所述应变组件、所述调理输出电路和所述信号插头依次电连接。

进一步地，所述轴销体侧壁上开有四个贴片孔，所述贴片孔内粘贴有应变计，所述应变组件包括由四个所述应变计所组成的惠斯通电桥，所述惠斯通电桥的输出端连接到所述调理输出电路的输入端。

进一步地，所述贴片孔上焊接有起密封作用的贴片。

进一步地，所述密封盖体的直径大于所述轴销体的直径。

进一步地，所述调理输出电路包括用于实现所述应变电信号的校准和传输的调理电路以及用于放大输出所述应变电信号的输出电路，所述调理电路的输入端连接到所述应变组件，所述调理电路的输出端连接到所述输出电路的输入端，所述输出电路的输出端连接到所述信号插头。

进一步地，所述调理电路包括传感器电桥变送芯片、第一三极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容和稳压二极管；

所述惠斯通电桥的输出端连接到所述第一三极管的发射极，所述第一三极管的基极与集电极相连接且两者均连接到所述传感器电桥变送芯片的电桥供电恒流源引脚；所述第一电容与所述稳压二极管相并联，所述稳压二极管的正极连接到参考地，所述稳压二极管的负极连接到所述传感器电桥变送芯片的工作电压引脚；所述传感器电桥变送芯片的输出引脚通过第一电阻连接到所述输出电路的输入端，所述传感器电桥变送芯片的通讯引脚通过第二电阻和第二电容连接到所述输出电路的稳压端。

进一步地，所述输出电路包括输出接口、运放、第三电容、第四电容、第五电容、第三电阻、第二三极管、第一二极管、tvs二极管、第一电感、第二电感和第三电感；

所述运放的正相输入端连接到所述调理电路的输出端，所述运放的负相输入端通过所述第三电容分别连接到所述第三电阻的一端和所述运放的输出端，所述第三电阻的另一端连接到所述第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极依次通过所述第一二极管、所述第四电容、所述第五电容和所述第三电感连接到参考地，所述第二三极管的发射极通过第二电感连接到输出接口，所述第一二极管的正极分别连接到所述第四电容和所述第一电感，所述第四电容和所述第五电容的连接处设置有功率地，所述tvs二极管分别连接到所述第一电感和所述第三电感。

进一步地，所述传感器电桥变送芯片的型号为mlx90320。

本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：将应变组件集成于轴销体之内，基于轴销体实现受力承受，配合应变组件将受力应变转化为应变电信号来进行传感测量，具有传统技术中轴销的功能，同时又可实现作为传感器的测力功能，尤其是，在密封盖体内设置有调理输出电路和信号插头，无需外接变送模块来进行信号传输处理，使得整体结构更加一体化、小型化和紧凑化，利用调理输出电路和信号插头可将应变电信号稳定放大输出到外部监控端(比如plc)，以供用户实时了解轴销体的受力测量情况，同时可监控以防止轴销体出现受力负荷过大而损坏的情况。

附图说明

下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的实施方案。

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是图1的爆炸分解结构图；

图3是本实用新型实施例的调理输出电路配合惠斯通电桥的电路原理图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

参照图1和图2，本实用新型实施例提供了一种轴销式径向测力传感器，包括：一体连接的密封盖体140和用于承载受力的轴销体120，所述密封盖体140与所述轴销体120的一端相抵接，所述密封盖体140上设置有用于接入外部电缆线的信号插头150；所述轴销体120内设置有用于测量并转化径向力应变为应变电信号的应变组件，所述密封盖体140内设置有用于放大输出所述应变电信号的调理输出电路110，所述应变组件、所述调理输出电路110和所述信号插头150依次电连接。

在本实施例中，密封盖体140包括盖子160和筒状的盖身180，优选地，利用若干螺钉使盖子160与盖身180进行连接，在盖子160与盖身180之间设置有起到定位安装作用的盖圈170，盖圈170与盖身180所匹配；仅为了工业生产使用，则在调理输出电路110与信号插头150之间还可设置一功率转换电路，可将放大输出的电信号转换成工业标准电信号(规格比如0-5v、4-20ma等)，更方便工业上监测查看，由于功率转换电路是本领域常见的，在此就不作赘述。

将应变组件集成于轴销体120之内，基于轴销体120实现受力承受，配合应变组件将受力应变转化为应变电信号来进行传感测量，具有传统技术中轴销的功能，同时又可实现作为传感器的测力功能，尤其是，在密封盖体140内设置有调理输出电路110和信号插头150，无需外接变送模块来进行信号传输处理，使得整体结构更加一体化、小型化和紧凑化，利用调理输出电路110和信号插头150可将应变电信号稳定放大输出到外部监控端(比如plc)，以供用户实时了解轴销体120的受力测量情况，同时可监控以防止轴销体120出现受力负荷过大而损坏的情况。

进一步地，本实用新型另一实施例还提供了一种轴销式径向测力传感器，其中，所述轴销体120侧壁上开有四个贴片孔130，所述贴片孔130内粘贴有应变计，所述应变组件包括由四个所述应变计所组成的惠斯通电桥u3，所述惠斯通电桥u3的输出端连接到所述调理输出电路110的输入端。

在本实施例中，四个应变计可根据所需力的类型自行选择匹配；当轴销体120感受到径向力的作用时，惠斯通电桥u3可将产生的应变通过电信号传送至调理输出电路110，调理输出电路110可将该电信号进一步放大输出到信号插头150内，信号插头150最终通过外接的电缆线将放大后的信号输出到外部监控端(比如plc、工控机等)，在工业生产上，管理者可通过plc或工控机实时了解到轴销体120的受力测量情况；贴片孔130可为应变计的放置提供空间，使其能够稳定设置于轴销体120之上。

进一步地，本实用新型另一实施例还提供了一种轴销式径向测力传感器，其中，所述贴片孔130上焊接有起密封作用的贴片160。在本实施例中，贴片160用于封住贴片孔130，为贴片孔130内的应变计起到防水防尘作用，同时防止应变计从贴片孔130内掉落。

进一步地，本实用新型另一实施例还提供了一种轴销式径向测力传感器，其中，所述密封盖体140的直径大于所述轴销体120的直径。本实施例中，该设计可以使得密封盖体140的可承受受力强度大于轴销体120的，保证轴销体120在径向力的作用下依然能够稳定地与密封盖体140进行连接，两者之间不会出现移位情况。

进一步地，参照图3，本实用新型另一实施例还提供了一种轴销式径向测力传感器，其中，所述调理输出电路110包括用于实现所述应变电信号的校准和传输的调理电路100以及用于放大输出所述应变电信号的输出电路110，所述调理电路100的输入端连接到所述应变组件，所述调理电路100的输出端连接到所述输出电路110的输入端，所述输出电路110的输出端连接到所述信号插头150。在本实施例中，调理电路100和输出电路110配合可实现应变电信号的放大输出，保证应变电信号的输出路径保持通畅。

进一步地，参照图3，本实用新型另一实施例还提供了一种轴销式径向测力传感器，其中，所述调理电路100包括传感器电桥变送芯片u1、第一三极管q4、第一电阻r3、第二电阻r2、第一电容c6、第二电容c3和稳压二极管zd2；

所述惠斯通电桥u3的输出端连接到所述第一三极管q4的发射极，所述第一三极管q4的基极与集电极相连接且两者均连接到所述传感器电桥变送芯片u1的电桥供电恒流源引脚iexc2；所述第一电容c6与所述稳压二极管zd2相并联，所述稳压二极管zd2的正极连接到参考地，所述稳压二极管zd2的负极连接到所述传感器电桥变送芯片u1的工作电压引脚avdd；所述传感器电桥变送芯片u1的输出引脚通过第一电阻r3连接到所述输出电路110的输入端，所述传感器电桥变送芯片u1的通讯引脚owi通过第二电阻r2和第二电容c3连接到所述输出电路110的稳压端。

在本实施例中，传感器电桥变送芯片u1作为专门匹配电桥通讯的芯片，可与惠斯通电桥u3实现完美匹配，其电桥供电恒流源引脚iexc2可通过第一三极管q4实现为惠斯通电桥u3的恒流供电，使应变电信号传输保持稳定，同时惠斯通电桥u3还连接到传感器电桥变送芯片u1的电压输入引脚和参考电压引脚vrefp；第一电容c6与稳压二极管zd2起到稳压滤波作用，可为输入信号除杂；第一电阻r3起到为输出信号提供通路电压的作用，第二电阻r2和第二电容c3可起到为输出信号提供稳压的作用，所述输出电路110的稳压端的作用是为所述输出电路110的输出提供稳压环境。

进一步地，参照图3，本实用新型另一实施例还提供了一种轴销式径向测力传感器，其中，所述输出电路110包括输出接口out、运放u2、第三电容c10、第四电容c14、第五电容c15、第三电阻r13、第二三极管q2、第一二极管d1、tvs二极管d2、第一电感l1、第二电感l2和第三电感l3；

所述运放u2的正相输入端连接到所述调理电路100的输出端，所述运放u2的负相输入端通过所述第三电容c10分别连接到所述第三电阻r13的一端和所述运放u2的输出端，所述第三电阻r13的另一端连接到所述第二三极管q2的基极，所述第二三极管q2的集电极依次通过所述第一二极管d1、所述第四电容c14、所述第五电容c15和所述第三电感l3连接到参考地，所述第二三极管q2的发射极通过第二电感l2连接到输出接口out，所述第一二极管d1的正极分别连接到所述第四电容c14和所述第一电感l1，所述第四电容c14和所述第五电容c15的连接处设置有功率地，所述tvs二极管d2分别连接到所述第一电感l1和所述第三电感l3。

在本实施例中，第二三极管q2作为输出信号的开关，运放u2起到放大信号的作用，第三电容c10与第三电阻r13配合起到放大反馈作用，反向导通的第一二极管d1起到截止保护作用，第四电容c14和第五电容c15起到将大功率输出电流导引到功率地的作用，防止烧坏电路；第一电感l1还连接到外部供电电压，起到导通电压的作用，第二电感l2起到隔除交流、导通输出信号的作用，第三电感l3起到阻断交流的作用，tvs二极管d2用于保护前级各电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击，具有瞬时大电流保护作用。

进一步地，参照图3，本实用新型另一实施例还提供了一种轴销式径向测力传感器，其中，所述传感器电桥变送芯片u1的型号为mlx90320。在本实施例中，mlx90320是一种高集成度的用于阻式或者电压型传感器等传感器的信号调理和变送输出的专用芯片，性能稳定，也可以用其它类似功能芯片进行替换。

以上内容对本实用新型的较佳实施例和基本原理作了详细论述，但本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员应该了解在不违背本实用新型精神的前提下还会有各种等同变形和替换，这些等同变形和替换都落入要求保护的本实用新型范围内。