一种双垂直力集合数字式传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种具有双垂直力输出的电阻应变式数字传感器装置，其中通过以特定的配置方式将两组相同组成的电桥电路的应变片设置在同一梁式或板式传感器弹性体的剪力应变盲孔腹板底面上，实现了在同一荷载下实现同时高精确度地输出双路垂直力输出信号的双垂直力传感器结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及电子数字传感器领域，特别是设及一种具有双垂直力输出的电阻应变 式数字传感器。
技术介绍
轨道衡是安装在铁路上对列车装载货物重量进行计量的设备。轨道衡通常由承重 台、传感器、称重显示器及数字打印机等辅助设备组成，能够自动显示称重数值，具有远传 信息、连续计量等特点。由于该些特点，目前轨道衡技术已经广泛被应用于工厂、矿山、冶 金、外贸和铁路部口对货车散装货物的称重。 现有的轨道衡通常分为静态轨道衡和动态轨道衡两大类，建设一台常规动态轨道 衡至少需要造成250ITfi地的混凝±化，而建设一台常规的静态轨道衡至少会造成120ITf ±地的混凝±化，因此，如果能将静态轨道衡和动态轨道衡一体结合，将大大减少建设成本 及占地需求，缓解有限±地混凝±化与轨道衡计量发展之间的矛盾。 现有技术(例如中国专利化200920200873. 1及200910246334. 6号中国专利技术专利 申请）公开了一些动静态合一的轨垫传感器，但是其均旨在实现轨垫传感器准确测量垂直 力和水平分力，并为此在传感器的弹性体中设置了多个惠斯登电桥电路。然而，其中多路惠 斯登电桥中的应变片在弹性体中的设置方式，只能满足垂直力和水平分力测量的需求，各 路输出不能同时高精确度地反应出同一荷载，该就为在一台设备上高精度地实现动态和静 态轨道衡计量造成困难。 轨道衡用电阻应变式数字传感器通常暴露于自然环境中使用，其容易受到外部不 确认因素的影响，诸如外部引入的冲击电压等，造成测量不准确甚至设置损坏。此外，定期 为传感器更换或检修供电电源也是一件繁琐的工作，会给轨道衡的检修工作造成一些困 扰，且使其成本升高。 中国衡器"十=?五"衡器发展纲要要求，着重开发多功能、智能化轨道衡，真正实 现静态轨道衡和动态轨道衡实现二合为一，最大限度的去减少各大、中型企业既对动态轨 道衡，又对静态轨道衡所带来的重复投资，改善当前对轨道衡维护成本高的局面。该对现有 技术的电阻应变式传感器提出了进一步的要求。
技术实现思路
针对现有技术的上述问题，本专利技术提供了一种具有双垂直力输出的电阻应变式数 字传感器装置，其中通过W特定的配置方式将两组相同组成的电桥电路的应变片设置在同 一梁式或板式传感器弹性体的剪力应变盲孔腹板底面上，实现了在同一荷载下实现同时高 精确度地输出双路垂直力输出信号的双垂直力传感器结构。[000引 由于本专利技术的双垂直力输出传感器能够在同一荷载下同时高精确度地输出双路 垂直力输出信号，从而有可能在一个传感器中同时实现专用于静态轨道衡计量和专用于动 态轨道衡计量的两路计量通道，使得高精度动静态轨道衡的真正实现成为可能。解决了现 有静态或动态轨道衡无论采用哪类结构的称重传感器，均因弹性形变区的限制及轨道衡对 计量传感器的高精确度要求，未能在轨道衡用传感器上实现针对同一荷载同时输出两路垂 直力测量值该一功能的限制，进而改善了静态轨道衡和动态轨道衡因此不能合二为一的现 状。 在本专利技术的传感器装置中，包括两路惠斯登电桥电路、信号放大电路、信号滤波电 路、A/D转换器及微控制器。第一路惠斯登电桥电路包括Rl~R8八张同阻值的应变片，其中 应变片Rl~R4是剪切的拉片，应变片R5~R8是剪切的压片；2个用于温度的零点补偿电阻 化1、Rt2分别串入相邻的桥臂中，两个空载零点补偿电阻RoURo2也分别串入相邻的桥臂 中，供电桥的正极分别串入弹性模量补偿电阻化1和灵敏系数补偿电阻RsL在供电桥负极 端分别串入弹性模量补偿电阻化2和灵敏系数补偿电阻Rs2,在供电桥的正、负极间并入电 阻R作为输入电阻标准化调整电阻。第二路惠斯登电桥电路在电路组成上与第一路相同。 在本专利技术的传感器中，弹性体由合金钢材料通过整体加工制成且分为承载区、应变测量区 及安装区。应变测量区为分左右对称两个且为盲孔工字形截面，左侧测量区腹板上正面粘 贴有All(R1、R2)、B11 (R9、R10)，反面粘贴A12 (贴、R6XB12 (R13、R14)各两组双剪应变 片；右侧测量区腹板上正面粘贴有A21 (R3、R4)、B21 (R1UR12)，反面粘贴A22 (R7、R8)、 B22 (R15、R16)各两组双剪应变片；各应变片的丝栅方向与水平轴成45度交叉布置，All、 A12、A21、A22连接成惠斯通电桥A(图1所示)，用于静态称重测量；B11、B12、B21、B22连 接成惠斯通电桥B(图2所示)，用于动态称重测量。 在本专利技术的一个方面，为了提高传感器的测量精度、稳定性及环境适应性，节省对 称重设备的日常维护费用，减少维护人员的日常巡检工作量，降低用户生产成本，传感器装 置中还可W设置太阳光电模块与蓄电池结合来提供电源，同时可W进一步包括节能控制模 块、防过流冲击模块、电源电压转换模块和电源干扰隔离模块。其中，所述节能控制模块用 于在接收到列车通过传感器系统的信号时将电源与传感器电路接通，使传感器电路处于工 作状态，在列车离开之后，则切换电源与传感器电路的联通，从而有效实现能量的节约。所 述防过流冲击模块用于防止从外界引入的浪涌功率对传感器电路造成损坏，提高设备的环 境适应性。所述电源电压转换模块用于调节电源电压，从而有利地改善传感器的电源设计 成本。所述电源干扰隔离模块用于在电源信号进入所述电桥电路之前隔离或消除其中的干 扰成分，从而提供精确的输入电压，有效保证测量结果的精确获得。【附图说明】 图1示出了根据本专利技术的具有双垂直力输出的集合数字式传感器的电桥电路A; 图2示出了根据本专利技术的具有双垂直力输出的集合数字式传感器的电桥电路B; 图3和4说明了根据本专利技术的具有双垂直力输出的集合数字式传感器中应变片在传感 器弹性体上的配置； 图5示出了根据本专利技术的具有双垂直力输出的集合数字式传感器中节能控制模块的 电路原理图； 图6示出了根据本专利技术的具有双垂直力输出的集合数字式传感器中防过流冲击模块 的电路原理图； 图7示出了根据本专利技术的具有双垂直力输出的集合数字式传感器中电源电压转换模 块的电路原理图； 图8示出了根据本专利技术的具有双垂直力输出的集合数字式传感器中电源干扰隔离模 块的电路原理图。【具体实施方式】 在本专利技术的传感器装置中，在同一梁式或板式传感器弹性体的剪力应变盲孔腹板 底面W特定的配置设置2路惠斯登电桥电路所需的电阻应变片。每一路单独的形成一个惠 斯登电桥电路。 如图1所示，第一路由Rl~R8八张相同阻值的应变片构成惠斯登电桥电路，其中 Rl~R4是剪切的拉片，R5~R8是剪切的压片；2个用于温度的零点补偿电阻化1、Rt2分别串 联接入相邻的桥臂中，两个空载零点补偿电阻RoKR〇2也分别串联接入相邻的桥臂中，供 电桥的正极分别串联接入弹性模量补偿电阻化1和灵敏系数补偿电阻RsL在供电桥负极 端分别串联接入弹性模量补偿电阻化2和灵敏系数补偿电阻Rs2,在供电桥的正、负极间并 入电阻R作为输入电阻标准化调整电阻。采用直流电源提供电桥工作电压。 如图2所示，第二路惠斯登电桥电路构造与图1所示电桥相同，仅在部件编号上有 所区别，其中采用了与R1-R8相同阻值的应变片R9-R16。[00当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有双垂直力输出的数字传感器，其包括惠斯登电桥电路、信号放大电路、信号滤波电路、A/D转换器及微控制器，其特征在于，所述惠斯登电桥电路为两路，其中，在第一路惠斯登电桥电路中，包括R1~R8八张同阻值的应变片，其中应变片R1~R4是剪切的拉片，应变片R5~R8是剪切的压片；2个用于温度的零点补偿电阻Rt1、Rt2分别串入相邻的桥臂中，2个空载零点补偿电阻Ro1、Ro2也分别串入相邻的桥臂中，供电桥的正极分别串入弹性模量补偿电阻Rp1和灵敏系数补偿电阻Rs1，在供电桥负极端分别串入弹性模量补偿电阻Rp2和灵敏系数补偿电阻Rs2，在供电桥的正、负极间并入电阻R作为输入电阻标准化调整电阻；在第二路惠斯登电桥电路中，包括与R1~R8阻值相同的八张应变片R9~R16，其中应变片R9~R12是剪切的拉片，应变片R13~R16是剪切的压片；2个用于温度的零点补偿电阻Rt3、Rt4分别串入相邻的桥臂中，2个空载零点补偿电阻Ro3、Ro4也分别串入相邻的桥臂中，供电桥的正极分别串入弹性模量补偿电阻Rp3和灵敏系数补偿电阻Rs3，在供电桥负极端分别串入弹性模量补偿电阻Rp4和灵敏系数补偿电阻Rs4，在供电桥的正、负极间并入电阻R作为输入电阻标准化调整电阻；所述传感器的弹性体分为承载区、应变测量区及安装区，其由合金钢材料通过整体加工制成；应变测量区为分左右对称两个；测量区为盲孔工字形截面，左侧测量区腹板上正面粘贴有A11、B11，反面粘贴A12、B12各两组双剪应变片；右侧测量区腹板上正面粘贴有A21、B21，反面粘贴A22、B22各两组双剪应变片；各应变片的丝栅方向与水平轴成45度交叉布置，A11、A12、A21、A22连接成惠斯通电桥A，用于静态称重测量；B11、B12、B21、B22连接成惠斯通电桥B，用于动态称重测量；其中，A12包括R5和R6、B12包括R13和R14，A21包括R3和R4、B21包括R11和R12， A22包括R7和R8、B22包括R15和R16。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾佳捷，凌行峰，沈康慷，
申请(专利权)人：杭州钱江称重技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33