一种基于霍尔元件的弹性体力传感器

1.本实用新型涉及一种基于霍尔元件的弹性体力传感器。


背景技术：

2.传统力传感器多使用应变片，通过测量安装在弹性体相应位置的应变片的形变来测出力的大小，结构复杂，不宜维修且测量精度差；传统传感器只能测量单个方向力的大小，而不能测量力在各方向的分量。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于霍尔元件的弹性体力传感器，不仅结构简单，而且便捷高效。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种基于霍尔元件的弹性体力传感器，包括顶台与底座，所述顶台与底座之间经波纹管状的弹性圈同轴固连为一体，所述顶台的内顶部固连有磁铁，所述底座的内底部固连有三轴霍尔传感器，所述顶台采用热塑性聚氨酯橡胶材质。
5.优选的，所述弹性圈的上周部与顶台的下周部对套，套接部经圆周均布的螺钉进行径向锁紧；所述弹性圈的下周部与底座的上周部对套，套接部经圆周均布的螺钉进行径向锁紧。
6.优选的，所述磁铁为钕铁硼强力磁铁。
7.优选的，所述底座的内底部螺接有由聚乳酸制成的传感器底座，所述三轴霍尔传感器安装在传感器底座上。
8.优选的，所述底座的周部设有外接接口，所述外接接口内的接头与三轴霍尔传感器电性连接。
9.优选的，所述顶台的外顶面圆周均布有若干个嵌设凸部，所述底座的外底面圆周均布有若干个嵌设凹部，若干个嵌设凸部与若干个嵌设凹部一一对应且形状相适应。
10.优选的，所述顶台的外顶面圆周均布有若干个顶台连接孔，所述底座的外底面圆周均布有若干根竖直的底座连接杆，若干个顶台连接孔与若干根底座连接杆一一对应。
11.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：使用三轴霍尔传感器代替应变片测量力传感器的弹性体的弹性形变，从而实现力的测量，以解决传统应变片结构复杂、测量精度差的问题。本传感器可代替传统传感器的单方向测量线性位移，通过读取不同方位磁场大小的变化来测量多方向线性位移，在一定程度上提高测量的广度，提高测量的精度。
12.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
附图说明
13.图1为本实用新型实施例的构造示意图一。
14.图2为本实用新型实施例的构造示意图二。
15.图3为本实用新型实施例的剖视图。
具体实施方式
16.下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
17.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
18.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
19.如图1~3所示，本实施例提供了一种基于霍尔元件的弹性体力传感器，包括顶台1与底座2，所述顶台与底座之间经波纹管状的弹性圈3同轴固连为一体，所述顶台的内顶部固连有磁铁4，所述底座的内底部固连有三轴霍尔传感器5，所述顶台采用热塑性聚氨酯橡胶材质。具有一定的弹性，能够传导力。
20.在本实用新型实施例中，所述弹性圈的上周部与顶台的下周部对套，套接部经圆周均布的螺钉6进行径向锁紧；所述弹性圈的下周部与底座的上周部对套，套接部经圆周均布的螺钉进行径向锁紧。
21.在本实用新型实施例中，所述磁铁为钕铁硼强力磁铁。
22.在本实用新型实施例中，所述底座的内底部螺接有由聚乳酸制成的传感器底座7，所述三轴霍尔传感器安装在传感器底座上。
23.在本实用新型实施例中，所述底座的周部设有外接接口8，所述外接接口内的接头与三轴霍尔传感器电性连接。
24.在本实用新型实施例中，所述顶台的外顶面圆周均布有若干个嵌设凸部9，所述底座的外底面圆周均布有若干个嵌设凹部10，若干个嵌设凸部与若干个嵌设凹部一一对应且形状相适应。
25.在本实用新型实施例中，所述顶台的外顶面圆周均布有若干个顶台连接孔11，所述底座的外底面圆周均布有若干根竖直的底座连接杆12，若干个顶台连接孔与若干根底座连接杆一一对应。
26.多个该传感器可以同轴互相嵌设连接，上一传感器的嵌设凹部与下一传感器的嵌设凸部一一对应相嵌；上一传感器的底座连接杆与下一传感器的顶台连接孔一一对应插设。
27.该基于霍尔元件的弹性体力传感器的工作原理为：使用形变体的线性变化传导力，使用三轴霍尔传感器来感知力的大小并转化为电信号，以实现测量多方向所施加的力和力矩。顶台采用热塑性聚氨酯橡胶材质，当压力源接触顶台时，具有弹性的顶台能够将压力传导至弹性圈，实现弹性圈的形变。通过弹性圈的形变改变磁铁和三轴霍尔传感器之间的距离，实现高精度测量力的大小。
28.可多个传感器串联，通过外接接口串行连接，构成传感器组。传感器通过外接接口串行连接或者传感器通过外接接口连接到外部设备。当压力源接触顶台时，通过读取外部
设备有关数据，获得压力源的大小以及在不同方向的分力。以解决由于单个传感器量程的限制而无法测量力的大小的问题。
29.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。


技术特征：
1.一种基于霍尔元件的弹性体力传感器，其特征在于：包括顶台与底座，所述顶台与底座之间经波纹管状的弹性圈同轴固连为一体，所述顶台的内顶部固连有磁铁，所述底座的内底部固连有三轴霍尔传感器，所述顶台采用热塑性聚氨酯橡胶材质。2.根据权利要求1所述的基于霍尔元件的弹性体力传感器，其特征在于：所述弹性圈的上周部与顶台的下周部对套，套接部经圆周均布的螺钉进行径向锁紧；所述弹性圈的下周部与底座的上周部对套，套接部经圆周均布的螺钉进行径向锁紧。3.根据权利要求1所述的基于霍尔元件的弹性体力传感器，其特征在于：所述磁铁为钕铁硼强力磁铁。4.根据权利要求1所述的基于霍尔元件的弹性体力传感器，其特征在于：所述底座的内底部螺接有由聚乳酸制成的传感器底座，所述三轴霍尔传感器安装在传感器底座上。5.根据权利要求1所述的基于霍尔元件的弹性体力传感器，其特征在于：所述底座的周部设有外接接口，所述外接接口内的接头与三轴霍尔传感器电性连接。6.根据权利要求1所述的基于霍尔元件的弹性体力传感器，其特征在于：所述顶台的外顶面圆周均布有若干个嵌设凸部，所述底座的外底面圆周均布有若干个嵌设凹部，若干个嵌设凸部与若干个嵌设凹部一一对应且形状相适应。7.根据权利要求1所述的基于霍尔元件的弹性体力传感器，其特征在于：所述顶台的外顶面圆周均布有若干个顶台连接孔，所述底座的外底面圆周均布有若干根竖直的底座连接杆，若干个顶台连接孔与若干根底座连接杆一一对应。

技术总结
本实用新型涉及一种基于霍尔元件的弹性体力传感器，包括顶台与底座，所述顶台与底座之间经波纹管状的弹性圈同轴固连为一体，所述顶台的内顶部固连有磁铁，所述底座的内底部固连有三轴霍尔传感器，所述顶台采用热塑性聚氨酯橡胶材质。使用三轴霍尔传感器代替应变片测量力传感器的弹性体的弹性形变，从而实现力的测量，以解决传统应变片结构复杂、测量精度差的问题。本传感器可代替传统传感器的单方向测量线性位移，通过读取不同方位磁场大小的变化来测量多方向线性位移，在一定程度上提高测量的广度，提高测量的精度。提高测量的精度。提高测量的精度。


技术研发人员：陈为平 饶孟宇 陈胤龙 章佳桐 王泳荃 陈硕元
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：2021.09.15
技术公布日：2022/1/18