双电容称重传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双电容称重传感器，其包括弹片、支撑弹片的侧支架及安装于弹片及侧支架内部由三片或四片互相平行的金属片构成的双电容，两侧的金属片距离保持不变，弹片及侧支架互相连接构成平行四边形。该双电容称重传感器制造方法简便，可精确测量重量值且可消除偏转、介电常数、面积变化的影响。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是关于一种双电容称重传感器。
技术介绍
目前，主流的称重传感器采用的是弹性体加电阻应变片的工作方式。这种方式是将电阻应变片用粘合剂粘贴在金属弹性体上。利用切应力与力矩无关的特点，使电阻应变片的阻值变化只与加载在传感器上的重力线性相关。由于粘合剂的原因传感器容易存在蠕变、滞后、零点漂移、灵敏度漂移等问题。生产时工艺要求较高，大规模、高质量生产的难度较大。生产时必须严格控制四个方面的问题弹性材料及加工、粘合剂质量、应变片质量及粘接工艺质量。真正合格的传感器生产成本居高不下。在其他许多种类的称重传感器中，电容式传感器是其中的一种。它通过重力变化引起弹性体的变化，弹性体的变化引起电容量作相应的变化，从而测出质量。理论上，电容式传感器的精度等同于弹性体的精度，是粘接式应变片称重传感器难以达到的。但是在实际上，例如双平板式电容称重传感器，使用时，要求双平面保持平行，如图1及图2，传感器电容上、下片保持平行，加载后，下移X位移量，此时很容易求出重量与X的关系。在图3中，由于加载点不一致，上、下两电容片除了位移X外，还因扭矩而使结构产生了偏转，且偏转角随着加载点的不同而不同。此时，相同的重量便可能引起不同的电容变化量，从而引起误差。为防止此类问题，则需大大提高对弹性结构的要求。在目前的市场中，有精度极高电容式电子衡器，例如五万分之一的电子天平。而一般的方案，精度在几百分之一的级别，市场上很少应用。另外，单电容式称重传感器，其电容值除了与距离有关外，还与面积变化、介电常数(空气温度的大小不同介电常数亦不同)有关。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可精确测量重量值且制造及使用方法简便的双电容称重传感器。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案一种双电容称重传感器，其包括弹片、支撑弹片的侧支架及安装于弹片及侧支架内部由三片或四片互相平行的金属片构成的双电容，两侧的金属片距离保持不变，弹片及侧支架互相连接构成平行四边形。本技术也可采用如下技术方案一种双电容称重传感器，其包括由三片或四片互相平行的金属片构成的双电容，两侧的金属片距离保持不变。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果该双电容称重传感器制造方法及使用方法简便，可精确测量重量值且可消除偏转、介电常数、面积变化的影响。附图说明图1为现有的称重传感器测量前的状态示意图；图2为现有的称重传感器在准确测量时的状态示意图；图3为现有的称重传感器在非准确测量时的状态示意图；图4为本技术双电容称重传感器的侧面剖视图；图5为本技术双电容称重传感器的附视图；图6为本技术双电容称重传感器测量前的状态示意图；图7为本技术双电容称重传感器测量时的状态示意图；图8为本技术双电容称重传感器测量时的状态示意图。具体实施方式请参考图4及图5，本双电容称重传感器是平行四边形结构，为双电容称重传感器。其包括两个弹片1、支撑弹片1的两个对称的高强度侧支架3、金属片5、6、7、绝缘材料构成的对称的电容支架8及托盘10。两个弹片1由例如金属材料等具弹性的材料制成，两个弹片1对称设置，侧支架3为U型，也可采用整块的形式。两个弹片1及两个侧支架3通过胶连或铆接互相连接成平行四边形结构，当然弹片1及侧支架3也可按需求设置为整体结构。金属片5、6、7可以为铜片、不锈钢片或铁片构成的圆形或特殊线型构成的等力矩、等容型闭合曲线，金属片也可视电路要求设置为四片，四片式的双电容称重传感器中间的两片金属片用绝缘层隔离，绝缘层两侧的金属片分别构成一个电容。金属片5和金属片6之间平行且保持距离不变，金属片7位于金属片5及金属片6之间且与二者保持平行。金属片5和金属片7之间形成一个电容，而金属片6和金属片7之间形成另一个电容，采用该双电容方式，可消除偏转、介电常数、面积变化的影响。而电容面采用圆形或与结构相对应的扭力补偿型曲线或曲面，虽然测量过程中结构会发生偏转，但在相同力矩时，同一平面在各个方向上，产生的容差是一致的，可消除结构的非线性变化。本技术的工作原理及测量方法如下当金属片6未发生旋转时，重力传至平行四边形结构，金属片5、6与金属片7之间的距离发生等量改变，一边加大，另一边减小，如图7所示。在不考虑旋转变化及边缘效应时，有如下推导加载前c1＝εs/d1 c2＝εs/d2d1为金属片6与金属片7之间间距d2为金属片5与金属片7之间间距加载后c1＝εs/(d1+x) c2＝εs/(d2-x)s为电容片面积ε为介电常数(空气)则有c2/c1＝(d2-x)/(d1+x)＝e x＝(d2-ed1)/(1+e)e为c2/c1的值由此可见，由于本双电容称重传感器设置为平行四边形结构，则重量w与x正相关。而x与双电容c1、c2的比值存在严格的函数关系，即x与c1/c2、d1、d2的函数成正比，d1、d2是固定常数，空气介电常数及金属片面积不影响称重，故测出c2/c1就可获得w。当金属片6发生旋转时，需考虑其旋转变化，如图8所示，双电容称重传感器加载后，除了发生位移x之外，还产生了旋转夹角θ，由于电容片采用圆形或圆形的修正形，使得电容量在结构中只与距离及转角大小有关，而与在空间中倾斜的方向无关，利用本技术的双电容形式，可消除结构扭曲产生的不利影响，从而获得高精度的结果。也可消除边缘效应的影响，但处理方法有所不同。本技术在测量方面的特点如下1.通过本技术所述的结构，获取两个与重量有关的对称的距离变化，这种距离的变化，产生一个增大及一个减小的物理量电容c1、c22.电容c1、c2可通过普通电路转化为时间量(周期)t1和t2，或频率量f1、f2。c1、c2与t1、t2成正比而与f1、f2成反比，即c1/c2＝Kt1/t2或c1/c2＝Rf1/f2其中K、R为电路常数。如果是采用三片方式，则可采用交互的方法测得；如果是采用四片方式，则可同时获得t1、t2和f1、f2。这两种方法各有优点，三片方式测量干扰较小，测量的结果准确，而四片方式测量速度快。上述两种方式的选用取决于电路、算法及不同的性能要求。3.通过f1、f2或t1、t2，或者f1、f2及t1、t2的函数比，可消除ε、s、θ及电路热漂移电容边际效应的影响。将重量w与双容距d1+x、d1-x联系起来，再将f1、f2或t1、t2与x联系起来，最终通过测量f1、f2或t1、t2，获得重量值W。权利要求1.一种双电容称重传感器，其特征在于其包括弹片、支撑弹片的侧支架及安装于弹片及侧支架内部由三片或四片互相平行的金属片构成的双电容，两侧的金属片距离保持不变。2.如权利要求1所述的双电容称重传感器，其特征在于设置四片金属片的双电容称重传感器，中间的两片金属片通过绝缘层互相隔离。3.如权利要求1或2所述的双电容称重传感器，其特征在于其包含两个弹片及两个侧支架，两侧的金属片安装于一个侧支架上，中间的金属片安装于另一个侧支架上。4.如权利要求1或2所述的双电容称重传感器，其特征在于弹片及侧支架设置为整体结构。5.如权利要求1或2所述的双电容称重传感器，其特征在于金属片通过绝缘的电容支架固定在侧支架上。6.如权利要求5所述的双电容称重传感器，其特征在于上述双电容称重传感器还包括托盘。7.一种双电容称重传感器，其特征在于其包括由三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双电容称重传感器，其特征在于：其包括弹片、支撑弹片的侧支架及安装于弹片及侧支架内部由三片或四片互相平行的金属片构成的双电容，两侧的金属片距离保持不变。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗岩，
申请(专利权)人：罗岩，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]