不用法碼的天平的制作方法
【專利摘要】一種不用法碼的天平，本發(fā)明屬衡器的一個(gè)【技術(shù)領(lǐng)域】。為了天平在不使用法碼的情況下，獲得大稱量范圍和大稱量范圍內(nèi)的高精度，本發(fā)明在橫梁的一端吊掛吊盤，橫梁的另一端連接有拉力傳感器，拉力傳感器的另一端連接支架，拉力傳感器連接單片機(jī)，支架上裝有活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置和多個(gè)活動(dòng)刀承，橫梁上在對(duì)準(zhǔn)每一個(gè)活動(dòng)刀承的地方開有刀口，活動(dòng)刀承由活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)可上下有序升降運(yùn)動(dòng)，單片機(jī)連接活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置和顯示屏；由于支架上安裝有多個(gè)活動(dòng)刀承，這樣可在橫梁上得到不同的臂比。這相當(dāng)于將拉力傳感器的稱量范圍的放大或縮小。本發(fā)明具有機(jī)械天平和電子天平的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了無(wú)法碼的大量程的自動(dòng)稱量。它大大簡(jiǎn)化了稱量工作。
【專利說(shuō)明】不用法碼的天平

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬衡器的一個(gè)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 天平主要分為機(jī)械天平和電子天平兩大類。天平是稱量微重量的主要衡器?，F(xiàn)有 技術(shù)下的機(jī)械天平，具有稱量范圍大，感量(靈敏度或精度)小等電子天平?jīng)]有的優(yōu)點(diǎn)。它的 感量主要取決于它的結(jié)構(gòu)和加工精度。它的稱量主要是通過(guò)更換不同的法碼來(lái)改變，不足 的部份由游碼來(lái)補(bǔ)夠。所以法碼是天平的重要組成部份，法碼的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到天平稱 量的準(zhǔn)確度。同時(shí)法碼的使用給天平的操作帶來(lái)了一定的麻煩，法碼的保管同樣給使用者 帶來(lái)了麻煩，而且它一旦丟失，就直接影響天平的稱量范圍，甚至無(wú)法正常工作；另一方面， 用機(jī)械天平稱量重物，當(dāng)重物超出法碼的重量時(shí)，超出部份必須要通過(guò)移動(dòng)游碼使天平兩 邊平衡。在移動(dòng)碼的過(guò)程中，很容易人為地對(duì)天平的平衡造成干擾，令稱重操作變得復(fù)雜和 難度變高。這些都是機(jī)械天平的明顯不足。
[0003] 電子天平無(wú)須法碼，最大的好處是使用方便。但是，每一個(gè)電子天平的稱量范圍是 固定的而且是很有限的。當(dāng)被稱物稍大于電子天平的稱量范圍時(shí)，其誤差將變得很大。當(dāng) 被稱物遠(yuǎn)小于電子天平的最大稱量時(shí)，其誤差同樣變得很大。在需要較大范圍稱量的場(chǎng)合， 例如從幾克到幾千克，為滿足精度要求人們只好準(zhǔn)備多個(gè)電子天平。但是，電子天平的絕對(duì) 誤差隨著它稱量級(jí)別的增加而增加。因此，在同時(shí)要求大稱量和高精度的情況下，電子天平 是"力不從心"的。在這些方面，電子天平遠(yuǎn)不如機(jī)械天平，因?yàn)闄C(jī)械天平可通過(guò)更換法碼 來(lái)改變稱量范圍，而且改變稱量范圍后，它的感量(靈敏度或精度)基本不變。這是目前的電 子天平無(wú)法做到的。
[0004] 從上可知，機(jī)械天平與電子天平兩者各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，如果能將兩者結(jié)合在一起， 互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，使天平在不用法碼的情況下，同樣獲得大稱量范內(nèi)的高精度是最理想不過(guò) 的?？上КF(xiàn)有技術(shù)中并沒(méi)有這樣的天平。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了天平在不使用法碼的情況下，獲得大稱量范圍和大稱量范圍內(nèi)的高精度，本 發(fā)明采取了如下的技術(shù)措施：橫梁的一端吊掛有吊盤，橫梁的另一端連接有拉力傳感器，拉 力傳感器的另一端連接支架，拉力傳感器連接單片機(jī)，支架上裝有活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置和多 個(gè)活動(dòng)刀承，橫梁上在對(duì)準(zhǔn)每一個(gè)活動(dòng)刀承的地方開有刀口，活動(dòng)刀承由活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝 置驅(qū)動(dòng)可上下有序升降運(yùn)動(dòng)，單片機(jī)連接活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置和顯示屏。
[0006] 本發(fā)明的好處是：本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)仍然是機(jī)械天平，由于支架上安裝有活動(dòng)刀 承驅(qū)動(dòng)裝置和多個(gè)活動(dòng)刀承，使天平可使用不同位置的活動(dòng)刀承來(lái)承托橫梁。橫梁上不同 位置的活動(dòng)刀承就是不同位置的支點(diǎn)，這樣可在橫梁上得到大于1和小于1的臂比(左臂與 右臂之比）。根所杠桿原理可知，不同的臂比可使吊盤上的重量按這個(gè)臂比加載到拉力傳 感器上，這相當(dāng)于將拉力傳感器的最大稱量范圍的放大或縮小。拉力傳感器相當(dāng)于一個(gè)電 子天平。因此，這樣的結(jié)構(gòu)大大擴(kuò)寬了拉力傳感器（電子天平）的稱量和感量范圍。使天平 即使不用法碼也能在很大的范圍內(nèi)連續(xù)稱量重物，而且，在稱量較大重物量仍能保持高靈 敏度的量感。另一方面，由于本發(fā)明使用了單片機(jī)，它使本天平的操作都能自動(dòng)進(jìn)行而無(wú)須 人工干預(yù)。本發(fā)明不用法碼的天平具有機(jī)械天平和電子天平的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了無(wú)法碼的 大量程的自動(dòng)稱量。而且它大大簡(jiǎn)化了稱量工作。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1是不用法碼的天平的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008] 圖中：吊盤1、橫梁2、活動(dòng)刀承3、凸輪4、凸輪軸5、支架6、從動(dòng)齒輪7、磁石8、霍 爾感應(yīng)頭9、步進(jìn)電機(jī)10、拉力傳感器11。

【具體實(shí)施方式】
[0009] 本申請(qǐng)所述的活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置，是指能手動(dòng)或能根據(jù)計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）的指令， 驅(qū)動(dòng)活動(dòng)刀承有序升降的機(jī)械或機(jī)電裝置。活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置有各種各樣的形式，例如，凸 輪驅(qū)動(dòng)式、電機(jī)螺桿驅(qū)動(dòng)式和手動(dòng)驅(qū)動(dòng)式等等。本發(fā)明對(duì)活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置沒(méi)有特殊要求， 所有能驅(qū)動(dòng)活動(dòng)刀承有序升降的機(jī)械或機(jī)電裝置都適合本發(fā)明使用。
[0010] 例1 :凸輪驅(qū)動(dòng)式活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)如下：在支架6上安裝多個(gè)活動(dòng)刀承3， 活動(dòng)刀承3在凸輪4的驅(qū)動(dòng)下可升降運(yùn)動(dòng)。支架6上活動(dòng)安裝有凸輪軸5,凸輪軸5上固定 安裝有多個(gè)凸輪4,凸輪之間的端面中線相互錯(cuò)開一定的角度，使任何時(shí)候最多只有一個(gè)凸 輪驅(qū)動(dòng)一個(gè)活動(dòng)刀承升起。凸輪軸5上裝有從動(dòng)齒輪7,從動(dòng)齒輪7上裝有磁石8并與步進(jìn) 電機(jī)10軸上的齒輪齒合在一起。使步進(jìn)電機(jī)可帶動(dòng)從動(dòng)齒輪、凸輪軸和凸輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在 支架6上，磁石8經(jīng)過(guò)的圓周旁邊，裝有霍爾傳感器?；魻杺鞲衅鬟B接單片機(jī)，單片機(jī)連接步 進(jìn)電機(jī)控制器，步進(jìn)電機(jī)控制器連接步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接步進(jìn)電機(jī)10如 圖1所示。這樣的結(jié)構(gòu)使步進(jìn)電機(jī)能按單片機(jī)的指令運(yùn)轉(zhuǎn)。從動(dòng)齒輪7轉(zhuǎn)動(dòng)到磁石8靠近 霍爾傳感器9時(shí)，霍爾傳感器發(fā)出活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置復(fù)位成功的信號(hào)到單片機(jī)。這時(shí)所有 凸輪離開活動(dòng)刀承，所有活動(dòng)刀承處在下方的待命狀態(tài)。凸輪驅(qū)動(dòng)式活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置的 工作原理是：在接通天平的電源時(shí)，單片機(jī)復(fù)位后進(jìn)入正常工作狀態(tài)。跟著單片機(jī)檢測(cè)霍爾 傳感器傳來(lái)的信號(hào)，確定凸輪驅(qū)動(dòng)式活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置是否在復(fù)位狀態(tài)。如果它不在復(fù)位 狀態(tài)，單片機(jī)將會(huì)發(fā)出指令給步進(jìn)電機(jī)控制器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等，控制步進(jìn)電機(jī)10轉(zhuǎn)動(dòng)。 步進(jìn)電機(jī)10通過(guò)齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪7、磁石8、凸輪軸5和凸輪4轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)從動(dòng)齒輪7轉(zhuǎn)動(dòng) 使磁石8對(duì)準(zhǔn)霍爾傳感器9時(shí)，磁石8的磁場(chǎng)令霍爾傳感器發(fā)出電信號(hào)到單片機(jī)。單片機(jī) 收到這個(gè)信號(hào)后，立即發(fā)出指令，通過(guò)電機(jī)控制器關(guān)停步進(jìn)電機(jī)10的電源，令步進(jìn)電機(jī)10 停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)所有凸輪4脫離活動(dòng)刀承3停在待命狀態(tài)。支架6上的所有活動(dòng)刀承3全 部下降到下止點(diǎn)的待命狀態(tài)，這時(shí)沒(méi)有活動(dòng)刀承單獨(dú)承托橫梁2。凸輪驅(qū)動(dòng)式活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng) 裝置復(fù)位完成；在工作時(shí)，單片機(jī)可以通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制器等控制步進(jìn)電機(jī)10向某一個(gè)方 向轉(zhuǎn)動(dòng)一定的圈數(shù)，依次驅(qū)動(dòng)不同的凸輪4將不同的活動(dòng)刀承3有序向上頂起橫梁2,成為 橫梁2的新支點(diǎn)。也就是說(shuō)，電機(jī)10向每向一個(gè)方向每轉(zhuǎn)動(dòng)一定的圈數(shù)，就可以更換一個(gè) 凸輪將另一個(gè)的活動(dòng)刀承3向上頂起承托橫梁2,相當(dāng)于向一個(gè)方向改變橫梁2的支點(diǎn)，完 成了按單片機(jī)的指令驅(qū)動(dòng)不同活動(dòng)刀承3承托橫梁2的驅(qū)動(dòng)任務(wù)。
[0011] 本例的結(jié)構(gòu)是：橫梁2的一端吊掛有吊盤1，橫梁2的另一端吊掛有拉力傳感器 11，拉力傳感器11的另一端連接支架6,拉力傳感器11連接單片機(jī)，支架6上裝有活動(dòng)刀 承驅(qū)動(dòng)裝置和多個(gè)活動(dòng)刀承3,橫梁2上在對(duì)準(zhǔn)每一個(gè)活動(dòng)刀承3的地方開有刀口，活動(dòng)刀 承3由活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，可上下有序升降運(yùn)動(dòng)。單片機(jī)連接活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置和顯 示屏。
[0012] 本例工作原理：活動(dòng)刀承3的刀鋒就是橫梁2的支點(diǎn)，用不同位置的活動(dòng)刀承來(lái)承 托橫梁2,就是改變了支點(diǎn)的位置和改變了左右臂之比（改變了臂比），就相當(dāng)于更換了不 同的法碼。這樣就可以稱量不同重量等級(jí)的物體。根據(jù)杠桿原理，拉力傳感器11上記錄的 拉力數(shù)據(jù)乘以橫梁2上的臂比，就是被稱物體的重量。臂比可以大于1，也可小于1。這時(shí) 相當(dāng)于將拉力傳感器11的最大稱量放大和縮小，放大或縮小的倍數(shù)等于臂比。臂比可以做 到N倍，或N分之一倍。本明可以N倍放大或N分之一倍縮小拉力傳感器11的稱量范圍(拉 力傳感器11的滿度稱量值)。這樣就大大擴(kuò)大了一個(gè)拉力傳感器11 (實(shí)質(zhì)相當(dāng)于一個(gè)電子 天平）的稱量范圍。同時(shí)使天平在無(wú)須更換法碼的情況下實(shí)現(xiàn)大范圍的稱量；如何改變支 點(diǎn)的位置？為此本發(fā)明采用了多個(gè)活動(dòng)刀承3,并用活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)活動(dòng)刀承3承 托橫梁2的技術(shù)方案。多個(gè)活動(dòng)刀承3分布在橫梁2的左右不同位置，由不同的活動(dòng)刀承 3來(lái)承托橫梁2就可以改變橫梁2支點(diǎn)的位置；本發(fā)明的工作過(guò)程是：當(dāng)使用者打開天平的 電源開關(guān)時(shí)，首先的是單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)正常工作后通過(guò)霍爾傳感器檢測(cè)活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng) 裝置是否在復(fù)位待命狀態(tài)。在單片機(jī)和活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置完成復(fù)位后，天平就可以進(jìn)入正 常的工作狀態(tài)。這時(shí)使用者可以把待稱物體放進(jìn)吊盤1，然后按下稱重開關(guān)，單片機(jī)按既定 程序執(zhí)行稱重指令。由于事先天平不知待稱物體的重量，所以一開始，天平將以最大的稱 量設(shè)置來(lái)稱量物體的重量。即升起最接近吊盤1的活動(dòng)刀承3來(lái)承托橫梁2。當(dāng)被稱物體 遠(yuǎn)小于當(dāng)前設(shè)置的稱量時(shí)，拉力傳感器11錄得的數(shù)據(jù)很小。單片機(jī)根據(jù)拉力傳感器11傳 來(lái)的數(shù)據(jù)按既定程序，決定向遠(yuǎn)離吊盤1的方向更換下一個(gè)活動(dòng)刀承3來(lái)改變臂比，并不斷 得復(fù)這一過(guò)程，直至拉力傳感器11錄得接近滿載的數(shù)據(jù)為止。這時(shí)被稱物體的重量就等 于拉力傳感器11稱得的數(shù)據(jù)乘以臂比。由于吊盤刀峰到活動(dòng)刀承3的刀峰之間的距離、各 活動(dòng)刀承之間的距離、活動(dòng)刀承刀峰到拉力傳感器刀峰的距等都是預(yù)先設(shè)定的。換句話說(shuō)， 升起不同的活動(dòng)刀承就有固定的臂比。單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前的臂比計(jì)算出被稱物體的重量，通 過(guò)顯示屏顯示出來(lái)報(bào)告使用者。
[0013] 例2 :與上一例的凸輪驅(qū)動(dòng)式活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置相比，本例不同之處在于驅(qū)動(dòng)活 動(dòng)刀承3的機(jī)構(gòu)不是凸輪，而是螺桿和電機(jī)。電機(jī)螺桿驅(qū)動(dòng)式活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置主要包括 行程開關(guān)、螺桿、電機(jī)、電機(jī)控制器等，其結(jié)構(gòu)如下：在支架6上安裝多個(gè)活動(dòng)刀承3,支架6 上裝有行程開關(guān)用于檢測(cè)活動(dòng)刀承3的工作狀態(tài)(升起承托橫梁2或降下退出工作)。行程 開關(guān)連接單片機(jī)，活動(dòng)刀承3的下端加工有內(nèi)螺紋，活動(dòng)刀承3通過(guò)內(nèi)螺紋與螺桿螺紋連 接在一起，電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)連接電機(jī)控制器，電機(jī)控制器連接單片機(jī)。電機(jī)螺桿驅(qū) 動(dòng)式活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置的工作原理是：每一個(gè)活動(dòng)刀承3都由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)在支架6 上，對(duì)應(yīng)每一個(gè)活動(dòng)刀承3的位置上都裝有行程開關(guān)，用于檢測(cè)活動(dòng)刀承3的工作狀態(tài)。在 接通天平的電源時(shí)，單片機(jī)復(fù)位進(jìn)入正常工作狀態(tài)后。跟著單片機(jī)檢測(cè)活動(dòng)刀承3的狀態(tài) 信息?；顒?dòng)刀承3的復(fù)位狀態(tài)是所有的活動(dòng)刀承3都處在最下方的待命位置，這時(shí)沒(méi)有活 動(dòng)刀承單獨(dú)承托橫梁2。在檢測(cè)過(guò)程中，當(dāng)有刀活動(dòng)刀承3不在復(fù)位狀態(tài)（即不在下方)時(shí)， 裝在支架6上的該活動(dòng)刀承3的行程開關(guān)將信號(hào)發(fā)到單片機(jī)，單片機(jī)將向驅(qū)動(dòng)該活動(dòng)刀承 3的電機(jī)控制器發(fā)出指令，控制該電機(jī)驅(qū)動(dòng)該活動(dòng)刀承3返回復(fù)位狀態(tài)。在所有活動(dòng)刀承 3復(fù)位后，單片機(jī)可以通過(guò)不同的電機(jī)控制器控制不同的電機(jī)，驅(qū)動(dòng)不同的活動(dòng)刀承3有序 升起承托橫梁2的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)按單片機(jī)的指令驅(qū)動(dòng)不同活動(dòng)刀承3執(zhí)行任務(wù)目標(biāo)。
[0014] 本例的結(jié)構(gòu)除活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置不同之外，其余的都基本相同。它的工作過(guò)程是： 當(dāng)使用者打開天平的電源開關(guān)，單片機(jī)和活動(dòng)刀承3復(fù)位后，天平就可以進(jìn)入正常的工作 狀態(tài)。這時(shí)使用者可以把待稱物體放進(jìn)吊盤1，然后按下稱重開關(guān)，單片機(jī)按既定程序執(zhí)行 稱重指令。由于事先天平不知待稱物體的重量，所以天平將以最大的稱量設(shè)置來(lái)稱量當(dāng)前 物體的重量。即升起最接近吊盤1的活動(dòng)刀承3來(lái)承托橫梁2。當(dāng)被稱物體遠(yuǎn)小于當(dāng)前設(shè) 置的稱量時(shí)，拉力傳感器11錄得的數(shù)據(jù)很小。單片機(jī)根據(jù)拉力傳感器11傳來(lái)的數(shù)據(jù)按既 定程序，決定向遠(yuǎn)離吊盤1的方向更換下一個(gè)活動(dòng)刀承3,直至拉力傳感器11錄得接近滿載 的數(shù)據(jù)為止。這時(shí)被稱物體的重量就等于拉力傳感器稱得的數(shù)據(jù)乘以臂比。由于吊盤刀峰 到活動(dòng)刀承3的刀峰之間的距離、各活動(dòng)刀承之間的距離、活動(dòng)刀承刀峰到拉力傳感器刀 峰的距等都是預(yù)先設(shè)定的。換句話說(shuō)，升起不同的活動(dòng)刀承就有固定的臂比。單片機(jī)根據(jù) 當(dāng)前的臂比計(jì)算出被稱物體的重量，通過(guò)顯示屏顯示出來(lái)報(bào)告使用者。
【權(quán)利要求】
1.不用法碼的天平，主要包括活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置、活動(dòng)刀承（3)、支架（6)、橫梁（2)、拉 力傳感器（11)、單片機(jī)、顯示屏，其特征在于：橫梁（2)的一端吊掛有吊盤（1)，橫梁（2)的另 一端連接有拉力傳感器（11 )，拉力傳感器（11)的另一端連接支架（6)，拉力傳感器（11)連 接單片機(jī)，支架（6)上裝有活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置和多個(gè)活動(dòng)刀承（3)，橫梁（2)上在對(duì)準(zhǔn)每一 個(gè)活動(dòng)刀承的地方開有刀口，活動(dòng)刀承（3)由活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)可上下有序升降運(yùn)動(dòng)， 單片機(jī)連接活動(dòng)刀承驅(qū)動(dòng)裝置和顯示屏。
【文檔編號(hào)】G01G21/00GK104101416SQ201410381751
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月5日
【發(fā)明者】胡達(dá)廣 申請(qǐng)人:胡達(dá)廣