纳米薄膜起重量力传感器的制作方法

文档序号:32521215发布日期:2022-12-13 19:33阅读:24来源:国知局

1.本发明涉及起重传感器技术领域,具体涉及纳米薄膜起重量力传感器。


背景技术:

2.传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,其种类很多,起重量力传感器便是其中之一,起重量力传感器用于塔吊、起重机等起重设备起重量的测量和控制。
3.图10为现有的起重量力传感器,其存在的不足之处在于:现有的起重量力传感器依靠变形弹片机械变形推动微动开关动作,无法连续反馈数值检测,且检测精度低,变形弹片和变形环通过点焊方式连接,可靠性差;变形弹片还受环境温湿度变化、变形弹片与变形环焊接精度等诸多因素影响,导致产品的精度、重复性差、故障率高。


技术实现要素:

4.为了克服上述的技术问题,本发明的目的在于提供纳米薄膜起重量力传感器。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现:纳米薄膜起重量力传感器,包括安装外壳,所述安装外壳的两端均连接有凸耳,所述安装外壳的内部连接有弹性环,所述弹性环内侧设置有弹性连接片;所述弹性连接片上连接有继电器,所述继电器上电连接有微动开关组,所述弹性环上连接有与继电器电连接的pcb调理电路板,所述弹性连接片的中间位置设置有敏感弹性组件,所述敏感弹性组件包括弹性钢杯,所述弹性连接片中间位置开设有安装孔,所述弹性钢杯配合连接在所述安装孔内,所述弹性钢杯的一端为开口,另一端外表面设置有薄膜层,所述薄膜层包括敏感层膜体,所述敏感层膜体设置在所述弹性钢杯的外部,所述敏感层膜体上设置有四个应变电阻,四个所述应变电阻的组合线路为惠斯通电桥,所述敏感层膜体上设置有引线层膜体,所述引线层膜体上设置有导电金丝,四个所述应变电阻的组合线路通过导电金丝与pcb调理电路板电连接;所述弹性连接片上成对开设有应变孔。
6.作为本发明进一步的方案:所述薄膜层还包括过渡层膜体,所述过渡层膜体设置在所述弹性钢杯的外表面上,所述过渡层膜体上设置有绝缘层膜体,所述敏感层膜体设置在所述绝缘层膜体上。
7.作为本发明进一步的方案:所述敏感层膜体上还设置有保护层膜体。
8.作为本发明进一步的方案:所述弹性钢杯通过过盈配合方式配合连接在所述安装孔内。
9.作为本发明进一步的方案:所述应变孔和所述安装孔均为圆形孔。
10.作为本发明进一步的方案:所述应变孔和所述安装孔均为腰型孔,且所述弹性钢杯的形状与所述安装孔的形状相同。
11.作为本发明进一步的方案:所述应变孔为腰型孔,所述安装孔为方形孔,且所述弹性钢杯的形状与所述安装孔的形状相同。
12.作为本发明进一步的方案:所述应变孔和所述安装孔均为方形孔,且所述弹性钢杯的形状与所述安装孔的形状相同。
13.本发明的有益效果:本发明设置的敏感层膜体为纳米级膜体,易受力作用形变,敏感层膜上加工的应变电阻组合的惠斯通电桥则随之发生拉伸或者挤压,阻值可连续发生变化,从而便于进行连续数值反馈,以实现起重控制和保护作用;同时本发明的弹性环和弹性钢杯装配可靠简单,检测精度高。
附图说明
14.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
15.图1是本发明整体结构示意图;图2是本发明左视剖面结构示意图;图3是图2中a处的放大结构示意图;图4是本发明中应变电阻的结构示意图;图5是本发明中应变电阻组成的惠斯通电桥电路图;图6是本发明应变电阻、pcb调理电路板和微动开关组连接的电路原理图;图7是本发明实施例二中应变孔和安装孔的形状结构示意图;图8是本发明实施例三中应变孔和安装孔的形状结构示意图;图9是本发明实施例四中应变孔和安装孔的形状结构示意图;图10是现有的起重量力传感器的结构示意图。
16.图中:1、安装外壳;2、弹性环;3、pcb调理电路板;4、应变孔;5、微动开关组;6、弹性钢杯;7、过渡层膜体;8、绝缘层膜体;9、引线层膜体;10、敏感层膜体;11、保护层膜体;12、应变电阻;13、安装孔;14、传感器外壳;15、凸耳;16、变形环;17、弹性变形片;18、控制开关组;19、主机;20、继电器;21、弹性连接片。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例;基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
18.如图10所示,现有的起重量力传感器,包括传感器外壳14,传感器外壳14的内部嵌合设置有变形环16,传感器外壳14和变形环16均为弹性材料体,上下两端受力时,传感器外壳14可形变挤压变形环16,使其变形,变形环16的内侧中间位置成对焊接有弹性变形片17,变形环16内侧还设置有与弹性变形片17配合连接的控制开关组18,控制开关组18由多个开关组合而成,当传感器装配在起重设备上,传感器外壳14上下两端受拉力作用时,变形环16受力变形,致使成对的弹性变形片17向中间收合靠拢,弹性变形片17推动控制开关组18动作,根据控制开关组18中各个控制开关初始调节量不同,依次断开或闭合,达到信号通断的目的,从而起到控制与保护作用。
19.实施例一
如图1-图6所示,纳米薄膜起重量力传感器,包括安装外壳1,安装外壳1的上下两端均连接有凸耳15,凸耳15上开设有穿孔,方便连接起重载荷吊件,便于受力作用;安装外壳1的内部嵌合安装有弹性环2,并且安装外壳1上配合设置有与弹性环2配合连接的滑轮,弹性环2限位在安装外壳1内,安装外壳1和弹性环2均为具有一定弹性的材料体,即弹性环2随着安装外壳1变形而变形,弹性环2内侧中间设置有一体化的弹性连接片21;弹性连接片21上固定连接有继电器20,此处继电器20数量可根据实际需要安装,继电器20上电连接有微动开关组5,微动开关组5包括多个微动开关,微动开关组5与相配套的主机19电连接,弹性环2上固定连接有与继电器20电连接的pcb调理电路板3,弹性连接片21的中间位置设置有敏感弹性组件,敏感弹性组件包括弹性钢杯6,弹性连接片21中间位置开设有圆形的安装孔13,弹性钢杯6通过过盈配合方式配合连接在安装孔13内,弹性钢杯6的一端为开口,另一端外表面研磨抛光后依靠镀膜技术镀膜,即弹性钢杯6的外表面先采用薄膜沉积技术生成薄膜层,薄膜层包括过渡层膜体7,过渡层膜体7生成在弹性钢杯6的外表面,过渡层膜体7上采用薄膜沉积技术生成有绝缘层膜体8;薄膜层还包括敏感层膜体10,敏感层膜体10采用薄膜沉积技术生成在绝缘层膜体8上,敏感层膜体10通过光刻技术加工形成四个应变电阻12,四个应变电阻12组合线路为惠斯通电桥,需要说明的是敏感层膜体10为对力敏感的薄膜层,其厚度在60-90纳米之间,故称为纳米薄膜,容易受力影响,敏感层膜体10上还镀有保护层膜体11和引线层膜体9,引线层膜体9上通过金丝球焊技术焊接有导电金丝,四个应变电阻12的组合线路通过导电金丝与pcb调理电路板3电连接,实现信号传导;弹性连接片21上成对开设有圆形的应变孔4,应变孔4在弹性环2形变时方便对弹性钢杯6产生挤压;当安装外壳1上下两端的凸耳15受拉力作用而导致内侧的弹性环2形变时,弹性连接片21上成对开设的应变孔4便形变挤压中间的弹性钢杯6,弹性钢杯6上设置的敏感层膜体10中四个应变电阻12组成的惠斯通电桥便产生感应,其原理为:纵向受拉力时,纵向分布的两个应变电阻12拉长,阻值变大,横向分布的两个应变电阻12压缩,阻值变小,电桥失去平衡,输出与所受力成正比的电信号;然后向pcb调理电路板3输出信号,经pcb调理电路板3处理后,依设置的称重量大小控制继电器20上微动开关组5的各个微动开关进行动作,即当pcb调理电路板3接收到对应设定数值时,便使得对应的微动开关动作,实现开关量输出,起到起重保护和控制作用。
20.实施例二如图7所示,与实施例一不同的是,应变孔4和安装孔13均为腰型孔,且弹性钢杯6的形状与安装孔13的形状相同。
21.实施例三如图8所示,与实施例一不同的是,应变孔4为腰型孔,安装孔13为方形孔,且弹性钢杯6的形状与安装孔13的形状相同。
22.实施例四如图9所示,与实施例一不同的是,应变孔4和安装孔13均为方形孔,且弹性钢杯6的形状与安装孔13的形状相同。
23.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围;凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进
等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
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