專利名稱：一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
在針織、紡織、化纖、線纜等生產(chǎn)行業(yè)對(duì)纖維、絲線的恒定張力需要嚴(yán)格控制，由于上述行業(yè)在生產(chǎn)過程中需要使用能夠?qū)αM(jìn)行長期、連續(xù)、實(shí)時(shí)、高精度監(jiān)測的傳感器，但目前的傳感器在長期使用時(shí)零漂移量較大，對(duì)于需要高精度、快速調(diào)整的生產(chǎn)行業(yè)具有局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)及其方法，能夠在長期使用時(shí)減少零點(diǎn)漂移量。本發(fā)明提供了一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)，包括剛性杠桿，其具有固定轉(zhuǎn)軸、施力端和測量端，所述施力端和測量端以所述固定轉(zhuǎn)軸為中心擺動(dòng)；動(dòng)擺磁體，其與所述剛性杠桿的測量端連接；兩個(gè)限位磁體，兩個(gè)所述限位磁體分別設(shè)置在所述動(dòng)擺磁體的兩側(cè)且在所述動(dòng)擺磁體的磁場范圍內(nèi)，所述限位磁體與所述動(dòng)擺磁體相同極性的磁極相對(duì)；當(dāng)所述剛性杠桿受到外力以所述固定轉(zhuǎn)軸為中心擺動(dòng)時(shí)，所述動(dòng)擺磁體向靠近一側(cè)所述限位磁體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)遠(yuǎn)離另一側(cè)所述限位磁體；霍爾元件，其設(shè)置在所述動(dòng)擺磁體的磁場范圍內(nèi)，且在所述動(dòng)擺磁體與所述限位磁體之間，用于檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化并輸出信號(hào)；計(jì)算系統(tǒng)，其接收所述信號(hào)，并對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到所述剛性杠桿受到的外力大小。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述固定轉(zhuǎn)軸穿過所述剛性杠桿的重心。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，兩個(gè)所述限位磁體相同或不同。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述動(dòng)擺磁體和兩個(gè)所述限位磁體相同或不同。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述動(dòng)擺磁體和兩個(gè)所述限位磁體為永磁體或電磁體。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，進(jìn)一步包括差分放大器和多個(gè)所述霍爾元件，所述多個(gè)霍爾元件分別位于所述動(dòng)擺磁體的兩 偵牝且處于動(dòng)擺磁體與所述限位磁體之間；每兩個(gè)所述霍爾元件共同與一個(gè)所述差分放大器連接；所述差分放大器接收所述霍爾元件輸出的信號(hào)并處理，將經(jīng)過處理后的所述信號(hào)發(fā)送至所述計(jì)算系統(tǒng)；或多個(gè)所述霍爾元件和處理器，多個(gè)所述霍爾元件分別位于所述動(dòng)擺磁體的兩側(cè)，且處于動(dòng)擺磁體與所述限位磁體之間；所述處理器對(duì)所述霍爾元件輸出的所述信號(hào)進(jìn)行處理，將處理后的所述信號(hào)傳送至所述計(jì)算系統(tǒng)。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述霍爾元件具有溫度補(bǔ)償單元。本發(fā)明還提供一種磁阻力測力傳感方法，所述方法包括如下步驟利用如所述的一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)；當(dāng)剛性杠桿受到外力以固定轉(zhuǎn)軸為中心擺動(dòng)時(shí)，動(dòng)擺磁體向靠近一側(cè)限位磁體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)遠(yuǎn)離另一側(cè)限位磁體；兩個(gè)所述限位磁體對(duì)所述動(dòng)擺磁體產(chǎn)生斥力，抑制所述動(dòng)擺磁體的擺動(dòng)，直至所述動(dòng)擺磁體靜止；同時(shí)，霍爾元件檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化，輸出信號(hào)； 對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到所述外力的大小。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，當(dāng)具有多個(gè)所述霍爾元件和差分放大器時(shí)，在所述霍爾元件檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化，輸出信號(hào)的步驟之后，且在所述計(jì)算系統(tǒng)對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到所述外力的大小的步驟之前，進(jìn)一步包括多個(gè)所述霍爾元件分別檢測所述動(dòng)擺磁體的磁場變化，每兩個(gè)所述霍爾元件將檢測到的所述信號(hào)通過所述差分放大器處理后發(fā)出。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，當(dāng)所述霍爾元件具有溫度補(bǔ)償單元時(shí)，在霍爾元件檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化的步驟進(jìn)一步包括在所述霍爾元件檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化，針對(duì)所述動(dòng)擺磁體磁場的變化進(jìn)行溫度補(bǔ)償。通過本發(fā)明各實(shí)施例提供的一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)及其方法，能夠帶來以下有益效果通過在動(dòng)擺磁體旁設(shè)置兩個(gè)限位磁體，兩個(gè)限位磁體設(shè)置在動(dòng)擺磁體磁場范圍之內(nèi)，且限位磁體在動(dòng)擺磁體的磁場范圍內(nèi)，限位磁體與動(dòng)擺磁體相同極性的磁極相對(duì),當(dāng)動(dòng)擺磁體受到外力擺動(dòng)時(shí),動(dòng)擺磁體接近其中一個(gè)限位磁體,根據(jù)同極相斥的原理,限位磁體給動(dòng)擺磁體一個(gè)斥力，抑制動(dòng)擺磁體的擺動(dòng),達(dá)到了當(dāng)動(dòng)擺磁體擺動(dòng)時(shí),系統(tǒng)能夠快速地調(diào)整，抑制動(dòng)擺磁體擺動(dòng)，同時(shí)在長期使用時(shí)減小了零漂移量；通過將固定轉(zhuǎn)軸穿過剛性杠桿的重心，以重心作為剛性杠桿的受力支點(diǎn)，能夠達(dá)到當(dāng)整個(gè)傳感系統(tǒng)受到到外力沖擊時(shí)，外力對(duì)磁阻力測力傳感系統(tǒng)的影響較小；通過設(shè)置多個(gè)霍爾元件，并連接到差分放大器上，能夠更準(zhǔn)確的得到外力的大小，達(dá)到高精度監(jiān)測的能力；同時(shí)可以有效地消除霍爾元件引入的零點(diǎn)漂移；通過在霍爾元件中設(shè)置溫度補(bǔ)償單元，能夠當(dāng)外界溫度變化時(shí)，減少對(duì)霍爾元件檢測結(jié)果的影響。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，以下描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖所示實(shí)施例得到其它的實(shí)施例及其附圖。圖I為本發(fā)明一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一種磁阻力測力傳感方法實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明各實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。本發(fā)明提供一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)，包括剛性杠桿，其具有固定轉(zhuǎn)軸、施力端和測量端，所述施力端和測量端以所述固定轉(zhuǎn)軸為中心擺動(dòng)；
動(dòng)擺磁體，其與所述剛性杠桿的測量端連接；兩個(gè)限位磁體，兩個(gè)所述限位磁體分別設(shè)置在所述動(dòng)擺磁體的兩側(cè)且在所述動(dòng)擺磁體的磁場范圍內(nèi)，所述限位磁體與所述動(dòng)擺磁體相同極性的磁極相對(duì)；當(dāng)所述剛性杠桿受到外力以所述固定轉(zhuǎn)軸為中心擺動(dòng)時(shí)，所述動(dòng)擺磁體向靠近一側(cè)所述限位磁體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)遠(yuǎn)離另一側(cè)所述限位磁體；霍爾元件，其設(shè)置在所述動(dòng)擺磁體的磁場范圍內(nèi)，且在所述動(dòng)擺磁體與所述限位磁體之間，用于檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化并輸出信號(hào)；計(jì)算系統(tǒng)，其接收所述信號(hào)，并對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到所述剛性杠桿受到的外力大小。所述剛性杠桿的施力端和測量端可以設(shè)置在剛性杠桿的同一端，也可以設(shè)置在不同端，即剛性杠桿具有左右兩端，當(dāng)施力端和測量端都在左端或右端時(shí)，固定轉(zhuǎn)軸設(shè)置在剛性杠桿的另一端；當(dāng)施力端和測量端分別在左端和右端時(shí)，固定轉(zhuǎn)軸設(shè)置在剛性杠桿的兩端之間。動(dòng)擺磁體設(shè)置在剛性杠桿的測量端，靠近測量端有兩個(gè)限位磁體，杠桿相對(duì)限位磁體以支點(diǎn)為軸可以做擺動(dòng)。應(yīng)理解，剛性杠桿受到外力后，只能在一個(gè)方向內(nèi)進(jìn)行擺動(dòng)，例如，當(dāng)剛性杠桿水平放置時(shí)，剛性杠桿受到了外力，在外力的作用下剛性杠桿只會(huì)在水平方向進(jìn)行擺動(dòng)，不會(huì)在豎直方向進(jìn)行擺動(dòng)。應(yīng)理解，動(dòng)擺磁體和限位磁體可以為磁鐵或其它能產(chǎn)生磁場的裝置?；魻栐O(shè)置在動(dòng)擺磁體的磁場范圍內(nèi)，且在動(dòng)擺磁體與限位磁體之間。應(yīng)理解，動(dòng)擺磁體分別與兩個(gè)限位磁體之間形成了兩個(gè)空隙，霍爾元件可以設(shè)置在任意一個(gè)空隙中。當(dāng)所述剛性杠桿受到外力以所述固定轉(zhuǎn)軸為中心擺動(dòng)時(shí)，所述動(dòng)擺磁體向靠近一側(cè)所述限位磁體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)遠(yuǎn)離另一側(cè)所述限位磁體，此時(shí)，所述動(dòng)擺磁體周圍的磁場發(fā)生變化，霍爾元件檢測到磁場的變化，輸出對(duì)應(yīng)磁場變化的信號(hào)。計(jì)算系統(tǒng)通過計(jì)算所述信號(hào)得到動(dòng)擺磁體外力的大小。也可以進(jìn)一步推算出動(dòng)擺磁體的位移量。應(yīng)理解，一般使用測力傳感器的場合都會(huì)伴有機(jī)械性的震動(dòng)，但現(xiàn)有的測力傳感器調(diào)節(jié)速度慢，容易產(chǎn)生零漂移。本發(fā)明提供的一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)能夠在有外界震動(dòng)的環(huán)境下正常工作，減少外界環(huán)境對(duì)系統(tǒng)本身的影響。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述固定轉(zhuǎn)軸穿過所述剛性杠桿的重心。當(dāng)以剛性杠桿的重心處設(shè)置固定轉(zhuǎn)軸時(shí)，剛性杠桿整體不會(huì)因?yàn)榧铀俣犬a(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，可以有效地消除外界震動(dòng)對(duì)傳感器的影響。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，兩個(gè)所述限位磁體相同或不同?？梢赃x擇完全相同的兩個(gè)限位磁體，能夠簡化工藝和計(jì)算，同時(shí)可以采用批量生產(chǎn)的磁體；也可以選擇不同的兩個(gè)限位磁體，替代性強(qiáng)，對(duì)磁體的要求沒有嚴(yán)格控制，較為簡便。
在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述動(dòng)擺磁體和兩個(gè)所述限位磁體相同或不同?？梢赃x擇完全相同的磁體，能夠簡化工藝和計(jì)算，同時(shí)可以采用批量生產(chǎn)的磁體；也可以選擇不同的磁體，替代性強(qiáng)，對(duì)磁體的要求沒有嚴(yán)格控制，較為簡便。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述動(dòng)擺磁體和兩個(gè)所述限位磁體為永磁體或電磁體。由于永磁體的溫度特性比較好，例如釤鈷，當(dāng)外界溫度變化時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的影響比較??；也可以使用電磁體，增強(qiáng)了工藝的多樣性。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，進(jìn)一步包括差分放大器和多個(gè)所述霍爾元件，多個(gè)所述霍爾元件分別位于所述動(dòng)擺磁體的兩側(cè)，且處于動(dòng)擺磁體與所述限位磁體之間；每兩個(gè)所述霍爾元件共同與一個(gè)所述差分放大器連接；所述差分放大器接收所述霍爾元件輸出的信號(hào)并處理，將經(jīng)過處理后的所述信號(hào)發(fā)送至所述計(jì)算系統(tǒng)?；魻栐泊嬖诹闫疲?dāng)采用多個(gè)相同的霍爾元件差分輸出，可以有效地消除霍爾元件引入的零點(diǎn)漂移。應(yīng)理解，多個(gè)所述霍爾元件為相同的霍爾元件。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)包括3個(gè)霍爾元件A、B和C時(shí)，可以將A放置在動(dòng)擺磁體的左側(cè)，B、C放置在動(dòng)擺磁體的右側(cè),B和C與一個(gè)差分放大器連接,A和B與一個(gè)差分放大器連接，A和C與一個(gè)差分放大器連接，這樣得到3組電信號(hào)，可以將3組電信號(hào)進(jìn)行處理和比對(duì)，從而得到外力的大小。上述實(shí)施例還可以將A單獨(dú)與一個(gè)運(yùn)算放大器連接，B和C與一個(gè)差分放大器連接，這樣能夠得到2組數(shù)據(jù)，將2組電信號(hào)進(jìn)行處理和比對(duì)，得到外力的大小。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)包括4個(gè)霍爾元件A、B、C和D時(shí)，可以將A和B放置在動(dòng)擺磁體的左側(cè)，C和D放置在動(dòng)擺磁體的右側(cè),A和B與一個(gè)差分放大器連接,C和D與一個(gè)差分放大器連接，這樣得到2組電信號(hào)，可以將2組電信號(hào)進(jìn)行處理和比對(duì)，從而得到外力的大小。應(yīng)理解，當(dāng)包括多個(gè)所述霍爾元件時(shí)，也可以采用運(yùn)算放大器。例如具有多個(gè)霍爾元件，將所述霍爾元件與運(yùn)算放大器分組連接。這里只列舉了其中的幾種情況，還可以采用其它的現(xiàn)有的霍爾元件與運(yùn)算放大器分組連接的技術(shù)。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，多個(gè)所述霍爾元件和處理器，所述多個(gè)霍爾元件分別位于所述動(dòng)擺磁體的兩側(cè)，且處于動(dòng)擺磁體與所述限位磁體之間；所述處理器對(duì)所述霍爾元件輸出的所述信號(hào)進(jìn)行處理，將處理后的所述信號(hào)傳送至所述計(jì)算系統(tǒng)?？梢詫⒍鄠€(gè)所述霍爾元件發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行處理，例如進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將處理后的信號(hào)發(fā)送給計(jì)算系統(tǒng)化。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述霍爾元件具有溫度補(bǔ)償單元。當(dāng)一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)在使用過程中溫度的變化較大時(shí)，可以采用具有溫度補(bǔ)償單元的霍爾元件，消除霍爾元件存在的零漂移。本發(fā)明還提供一種磁阻力測力傳感方法，所述方法包括如下步驟
利用如所述的一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)；當(dāng)剛性杠桿受到外力以固定轉(zhuǎn)軸為中心擺動(dòng)時(shí)，動(dòng)擺磁體向靠近一側(cè)限位磁體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)遠(yuǎn)離另一側(cè)限位磁體；兩個(gè)所述限位磁體對(duì)所述動(dòng)擺磁體產(chǎn)生斥力，抑制所述動(dòng)擺磁體的擺動(dòng)，直至所述動(dòng)擺磁體靜止；同時(shí)，霍爾元件檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化，輸出信號(hào)；對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到所述外力的大小。當(dāng)剛性杠桿受到外力后，只能在一個(gè)方向內(nèi)進(jìn)行擺動(dòng)，例如，當(dāng)剛性杠桿水平放置時(shí)，剛性杠桿受到了外力，在外力的作用下剛性杠桿只會(huì)在水平方向進(jìn)行擺動(dòng)，不會(huì)在豎直方向進(jìn)行擺動(dòng)。霍爾元件設(shè)置在動(dòng)擺磁體的磁場范圍內(nèi)，且在動(dòng)擺磁體與限位磁體之間。應(yīng)理解，動(dòng)擺磁體分別與兩個(gè)限位磁體形成了兩個(gè)空隙，霍爾元件可以設(shè)置在任意一個(gè)空隙中。當(dāng)所述剛性杠桿受到外力以所述固定轉(zhuǎn)軸為中心擺動(dòng)時(shí)，所述動(dòng)擺磁體向靠近一側(cè)所述限位磁體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)遠(yuǎn)離另一側(cè)所述限位磁體，此時(shí)，所述動(dòng)擺磁體周圍的磁場發(fā)生變化，霍爾元件檢測到磁場的變化，霍爾元件輸出對(duì)應(yīng)磁場的變化的信號(hào)。計(jì)算系統(tǒng)通過計(jì)算信號(hào)得到動(dòng)擺磁體的外力。還能夠進(jìn)一步得到所述動(dòng)擺磁體的位移。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，當(dāng)具有多個(gè)所述霍爾元件和差分放大器時(shí)，在所述霍爾元件檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化，輸出信號(hào)的步驟之后，且在所述計(jì)算系統(tǒng)對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到所述外力的大小的步驟之前，進(jìn)一步包括多個(gè)所述霍爾元件分別檢測所述動(dòng)擺磁體的磁場變化，每兩個(gè)所述霍爾元件將檢測到的所述信號(hào)通過所述差分放大器處理后發(fā)出?；魻栐泊嬖诹闫?，當(dāng)采用多個(gè)同樣的霍爾元件差分輸出，可以有效地消除霍爾元件引入的零點(diǎn)漂移。應(yīng)理解，多個(gè)霍爾元件是差分輸出的。在本發(fā)明各實(shí)施例中，優(yōu)選地，當(dāng)所述霍爾元件具有溫度補(bǔ)償單元時(shí)，在霍爾元件檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化的步驟進(jìn)一步包括在所述霍爾元件檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化，針對(duì)所述動(dòng)擺磁體磁場的變化進(jìn)行溫度補(bǔ)償。應(yīng)理解，當(dāng)一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)在使用過程中溫度的變化較大時(shí)，可以采用具有溫度補(bǔ)償單元的霍爾元件，消除霍爾元件的零漂移。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖I所示，一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)包括限位磁體101、動(dòng)擺磁體102、固定轉(zhuǎn)軸103、剛性杠桿104、霍爾元件105、運(yùn)算放大器106。剛性杠桿104的重心處設(shè)置有固定轉(zhuǎn)軸103，動(dòng)擺磁體102固定在測量端，靠近測量端有限位磁體101，動(dòng)擺磁體102與限位磁體101相同極性的磁極相對(duì)。動(dòng)擺磁體101附近位置有用于測量磁場變化的霍爾元件105及運(yùn)算放大器106，通過測量動(dòng)擺磁體102磁場的變化，從而計(jì)算得到外力的大小。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，一種磁阻力測力傳感方法包括如下步驟步驟201為當(dāng)剛性杠桿受到外力以固定轉(zhuǎn)軸為中心擺動(dòng)時(shí)，動(dòng)擺磁體向靠近一側(cè)限位磁體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)遠(yuǎn)離另一側(cè)限位磁體。應(yīng)理解，剛性杠桿受到外力后，只能在一個(gè)方向內(nèi)進(jìn)行擺動(dòng)，例如，當(dāng)剛性杠桿水、平放置時(shí)，剛性杠桿受到了外力，在外力的作用下剛性杠桿只會(huì)在水平方向進(jìn)行擺動(dòng)，不會(huì)在豎直方向進(jìn)行擺動(dòng)。步驟202為兩個(gè)限位磁體對(duì)動(dòng)擺磁體產(chǎn)生斥力，抑制動(dòng)擺磁體的擺動(dòng)，直至動(dòng)擺磁體靜止。應(yīng)理解，這里的停止為動(dòng)擺磁體恢復(fù)到初始的動(dòng)擺磁體的位置。通過兩個(gè)限位磁體抑制動(dòng)擺磁體的擺動(dòng)，從而使得動(dòng)擺磁體靜止。步驟203為四個(gè)霍爾元件分別檢測動(dòng)擺磁體的磁場變化。應(yīng)理解，步驟202與步驟203為同時(shí)進(jìn)行的兩個(gè)步驟。 應(yīng)理解，能夠有效地消除霍爾元件引入的零點(diǎn)漂移。步驟204為針對(duì)動(dòng)擺磁體磁場的變化進(jìn)行溫度補(bǔ)償。應(yīng)理解，此步驟能夠消除溫度對(duì)外力計(jì)算的影響。步驟205為每兩個(gè)霍爾元件將檢測到的信號(hào)通過差分放大器處理后發(fā)出。步驟206為對(duì)電信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到外力的大小。通過本發(fā)明各實(shí)施例提供的一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)及其方法，能夠帶來以下有益效果通過在動(dòng)擺磁體旁設(shè)置兩個(gè)限位磁體，兩個(gè)限位磁體設(shè)置在動(dòng)擺磁體磁場范圍之內(nèi)，且限位磁體在動(dòng)擺磁體的磁場范圍內(nèi)，限位磁體與動(dòng)擺磁體相同極性的磁極相對(duì),當(dāng)動(dòng)擺磁體受到外力擺動(dòng)時(shí),動(dòng)擺磁體接近其中一個(gè)限位磁體,根據(jù)同極相斥的原理,限位磁體給動(dòng)擺磁體一個(gè)斥力，抑制動(dòng)擺磁體的擺動(dòng),達(dá)到了當(dāng)動(dòng)擺磁體擺動(dòng)時(shí),系統(tǒng)能夠快速地調(diào)整，抑制動(dòng)擺磁體擺動(dòng)，同時(shí)在長期使用時(shí)減小了零漂移量；通過將固定轉(zhuǎn)軸穿過剛性杠桿的重心，以重心作為剛性杠桿的受力支點(diǎn)，能夠達(dá)到當(dāng)整個(gè)傳感系統(tǒng)受到外力沖擊時(shí)，外力對(duì)磁阻力測力傳感系統(tǒng)的影響較?。煌ㄟ^設(shè)置多個(gè)霍爾元件，并連接到差分放大器上，能夠更準(zhǔn)確的得到外力的大小，達(dá)到高精度監(jiān)測的能力；同時(shí)可以有效地消除霍爾元件引入的零點(diǎn)漂移；通過在霍爾元件中設(shè)置溫度補(bǔ)償單元，能夠當(dāng)外界溫度變化時(shí)，減少對(duì)霍爾元件檢測結(jié)果的影響。本發(fā)明提供的各種實(shí)施例可根據(jù)需要以任意方式相互組合，通過這種組合得到的技術(shù)方案，也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括 剛性杠桿，其具有固定轉(zhuǎn)軸、施力端和測量端，所述施力端和測量端以所述固定轉(zhuǎn)軸為中心擺動(dòng)； 動(dòng)擺磁體，其與所述剛性杠桿的測量端連接； 兩個(gè)限位磁體，兩個(gè)所述限位磁體分別設(shè)置在所述動(dòng)擺磁體的兩側(cè)且在所述動(dòng)擺磁體的磁場范圍內(nèi)，所述限位磁體與所述動(dòng)擺磁體相同極性的磁極相對(duì)； 當(dāng)所述剛性杠桿受到外力以所述固定轉(zhuǎn)軸為中心擺動(dòng)時(shí)，所述動(dòng)擺磁體向靠近一側(cè)所述限位磁體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)遠(yuǎn)離另一側(cè)所述限位磁體； 霍爾元件，其設(shè)置在所述動(dòng)擺磁體的磁場范圍內(nèi)，且在所述動(dòng)擺磁體與所述限位磁體之間，用于檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化并輸出信號(hào)； 計(jì)算系統(tǒng)，其接收所述信號(hào)，并對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到所述剛性杠桿受到的外力大小。
2.如權(quán)利要求I所述的一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述固定轉(zhuǎn)軸穿過所述剛性杠桿的重心。
3.如權(quán)利要求I所述的一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)，其特征在于，兩個(gè)所述限位磁體相同或不同。
4.如權(quán)利要求I所述的一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)擺磁體和兩個(gè)所述限位磁體相同或不同。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)擺磁體和兩個(gè)所述限位磁體為永磁體或電磁體。
6.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括 差分放大器和多個(gè)所述霍爾元件，多個(gè)所述霍爾元件分別位于所述動(dòng)擺磁體的兩側(cè)，且處于動(dòng)擺磁體與所述限位磁體之間；每兩個(gè)所述霍爾元件共同與一個(gè)所述差分放大器連接；所述差分放大器接收所述霍爾元件輸出的信號(hào)并處理，將經(jīng)過處理后的所述信號(hào)發(fā)送至所述計(jì)算系統(tǒng)； 或 多個(gè)所述霍爾元件和處理器，所述多個(gè)霍爾元件分別位于所述動(dòng)擺磁體的兩側(cè)，且處于動(dòng)擺磁體與所述限位磁體之間；所述處理器對(duì)所述霍爾元件輸出的所述信號(hào)進(jìn)行處理，將處理后的所述信號(hào)傳送至所述計(jì)算系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述霍爾元件具有溫度補(bǔ)償單元。
8.一種磁阻力測力傳感方法，所述方法包括如下步驟 利用如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)； 當(dāng)剛性杠桿受到外力以固定轉(zhuǎn)軸為中心擺動(dòng)時(shí)，動(dòng)擺磁體向靠近一側(cè)限位磁體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)遠(yuǎn)離另一側(cè)限位磁體； 兩個(gè)所述限位磁體對(duì)所述動(dòng)擺磁體產(chǎn)生斥力，抑制所述動(dòng)擺磁體的擺動(dòng)，直至所述動(dòng)擺磁體靜止；同時(shí)，霍爾元件檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化，輸出信號(hào)； 對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到所述外力的大小。
9.如權(quán)利要求8所述的一種磁阻力測力傳感方法，其特征在于， 當(dāng)具有多個(gè)所述霍爾元件和差分放大器時(shí)，在所述霍爾元件檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化，輸出信號(hào)的步驟之后，且在所述計(jì)算系統(tǒng)對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到所述外力的大小的步驟之前，進(jìn)一步包括 多個(gè)所述霍爾元件分別檢測所述動(dòng)擺磁體的磁場變化，每兩個(gè)所述霍爾元件將檢測到的所述信號(hào)通過所述差分放大器處理后發(fā)出。
10.如權(quán)利要求8所述的一種磁阻力測力傳感方法，其特征在于，當(dāng)所述霍爾元件具有溫度補(bǔ)償單元時(shí)，在霍爾元件檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化的步驟進(jìn)一步包括在所述霍爾元件檢測到所述動(dòng)擺磁體的磁場變化，針對(duì)所述動(dòng)擺磁體磁場的變化進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)及其方法，能夠在長期使用時(shí)減少零點(diǎn)漂移量。一種磁阻力測力傳感系統(tǒng)包括剛性杠桿具有固定轉(zhuǎn)軸、施力端和測量端，施力端和測量端以固定轉(zhuǎn)軸為中心擺動(dòng)；動(dòng)擺磁體與剛性杠桿的測量端連接；兩個(gè)限位磁體分別設(shè)置在動(dòng)擺磁體的兩側(cè)且在動(dòng)擺磁體的磁場范圍內(nèi)，限位磁體與動(dòng)擺磁體相同極性的磁極相對(duì)；當(dāng)剛性杠桿受到外力以固定轉(zhuǎn)軸為中心擺動(dòng)時(shí)，動(dòng)擺磁體向靠近一側(cè)限位磁體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)遠(yuǎn)離另一側(cè)限位磁體；霍爾元件，其設(shè)置在動(dòng)擺磁體的磁場范圍內(nèi)，且在動(dòng)擺磁體與限位磁體之間，用于檢測到動(dòng)擺磁體的磁場變化并輸出信號(hào)；計(jì)算系統(tǒng)，其接收信號(hào)并對(duì)信號(hào)計(jì)算得到剛性杠桿受到的外力大小。
文檔編號(hào)G01R33/12GK102636296SQ20121012378
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者朱建強(qiáng), 馬鳴 申請(qǐng)人:杭州嘉拓科技有限公司