专利名称：张力传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属传感器技术领域，具体涉及一种用于测量线材张力的传感器。
背景技术：
随着我国电讯事业的发展，光纤、光缆及各种特种线材应用范围不断扩大，对于制造业的质量提出了更高要求。线材的张力是控制质量的重要因素。一组或一束光纤或线缆中，要求每根纤或线应具有同样的张力，这就要求有一种专门的仪器来检测。但是，目前有关检测线材张力的仪器，结构比较复杂，检测精度不高，操作比较麻烦。

发明内容
本实用新型的目的在于提出一种结构简单，操作方便，检测灵敏的张力传感器。
本实用新型提出的张力传感器，由传感器轴、电路板和外壳组成，其结构如图1所示。传感器轴4的前端为导轮安装轴，后端为轴固定端，与外壳紧固，中间部分为双孔梁结构，双孔壁外侧分别粘贴四片电阻应变计，组成全电桥，并由导线连接到后端的接线端子上；传感器外壳3为筒状结构，传感器轴4和变送电路板5安装于内；传感器轴4的前端伸出外壳，用来安装导轮10，外壳前端安装有前盖2，前盖2与传感器轴前端有间隙，该间隙既作为传感器轴的位移位置，又作为过载保护，调整间隙后，用2个锥形销9固定；外壳3的后端处装入变送器电路板5，由后盖7封固；后盖上装有航空插座6，供电源和传感器信号输出。
本实用新型中，变送器电路由传感器轴上的4片电阻应变计组成的全电桥和一级放大电路、二级放大电路、滤波电路、电桥供压电路经电路连接构成。其电路见图2所示。本电路的各个模块均可采用常规电路。
本实用新型的工作原理如下传感器在受到外力(张力)F作用时，传感器轴4产生位移，贴在双孔梁上的电阻应变计的电阻值R发生变化(见图3所示)，电阻片Ra、Rd的阻值减小，电阻片Rb、Rc的阻值增加，使原来平稳的电桥变成不平稳(Vout＝V1-V2)，经一级放大，达到0-2V，再经第二级放大，可达到0-10V，再经滤波输出，实现对张力的检测和控制。
本实用新型的特点是a、电阻变化量ΔR＜＜R，输出电压与应变成线性关系。
b、Ra、Rd和Rb、Rc的极性不同，即一组为拉应变，另一组为压应变，输出电压为两者之和，利用这一特点可以进行温度补偿和提高测量的灵敏度。
c、传感器轴采用双孔梁结构，作用力F能对应变计产生变化，显示张力数值，但对前端即悬臂L位置无关，即作用力不受张力位置影响，可提高检测精度。


图1为本实用新型的结构图示。
图2为本实用新型的变送器电路图。
图3为本实用新型的电桥电路。
图4为本实用新型的传感器轴结构图示。
图中标号1为安装板，2为前盖，3为外壳，4为传感器轴，5为变送器电路板，6为插座，7为后盖，8为内六角螺钉，9为圆锥销，10为导轮。
具体实施方式
下面结合实施例和附图，进一步说明本实用新型。
根据图4所示，传感器轴4的长度82mm，其中，用于安装导轮10的前端为圆柱形，长度为20mm，直径为10mm。后端长度32mm，直径为16mm，其上设有电阻应变片的接线端子。中间部分长度为30mm，正方形边长8mm，双孔梁的孔直径为6mm，两孔贯通，孔壁外侧面贴4片薄膜型电阻片应变计，组成全电桥，用细导线连接到后端的接线端子上。外壳3为圆筒形，其大小尺寸与传感器轴4匹配，并设有各种安装孔。前盖2、后盖7与外壳3前、后端尺寸匹配，前盖2的轴孔与传感器轴4的轴端之间设有一定间隙，供传感器轴受力发生位移之用，并可作为过载保护，调整间隙后，用两个锥形销9固定。电路设置于电路板5上，安装于传感器轴4的后端，由后盖7将外壳后端封固，传感器轴4后端用内六角螺钉8与外壳3固定。传感器轴4前端与导轮10之间设有安装板1，用于安装传感器。
本实用新型变送器电路中，I区为电阻片应变计组成等臂电桥，其中，Ra＝Rb＝Rc＝Rd＝R，电阻R3、R4、R5、W1为平衡调整电路(见3所示)，在未受外力作用时，调整电桥平衡，即调整为零电压输出。
II区为第一级放大器在低于10KΩ的传感器中，失调电压有关的误差处于支配地位，双极输入运算放大器则具有低失调电压和低失调电压温度漂移，经本区放大器放大后，最大输出电压可达0-2V，如在只需测量和显示的使用场合，传感器采用一级放大器即能满足要求。
III区第二级放大器如果在对张力进行控制的使用场合，则应进入第二级放大，其输出信号电压为0-10V。
IV区滤波电路为减少干扰与输出匹配而设置的滤波电路。
V区电桥供压电路为提高电桥稳定性及减少温度漂移而设置。
上述电路的输出信号为0-10V或0-2V电压输出，4-20mA或0-20mA电流输出。
根据图2连接得到变送器电路，根据图1所示安装，得到所需的张力传感器产品。
权利要求1.一种张力传感器，其特征在于由传感器轴、电路板和外壳组成，传感器轴(4)的前端为导轮安装轴，后端为轴固定端，与外壳紧固，中间部分为双孔梁结构，双孔壁外侧分别粘贴四片电阻应变计，组成全电桥，并由导线连接到后端的接线端子上；传感器外壳(3)为筒状结构，传感器轴(4)和变送电路板(5)安装于内；传感器轴(4)的前端伸出外壳，用来安装导轮(10)，外壳前端安装有前盖(2)，前盖(2)与传感器轴前端有间隙，外壳(3)的后端处装入变送器电路板(5)，由后盖(7)封固；后盖上装有航空插座(6)。
2.根据权利要求1所述的张力传感器，其特征在于所说的变送器电路板上的电路由传感器轴上的4个电阻片应变计构成的全桥电路和一级放大电路、滤波电路、电桥供压电路依次经电路连接构成。
3.根据权利要求2所述的张力传感器，其特征在于所说变送器电路的一级放大电路与滤波电路之间接有二级放大电路。
4.根据权利要求1所述的张力传感器，其特征在于所说全桥电路中4个电阻片应变计的电阻值相等。
专利摘要本实用新型为一种用于测量线材张力的传感器。它由传感器轴、电路板和外壳组成。传感器轴采用双孔梁结构，其上粘贴4个电阻片应变计，组成全电桥。传感器轴和电路板安装于筒形外壳内。电路由全桥电路、一级放大电路、二级放大电路、滤波器和供压电路组成。本实用新型结构简单，操作方便，检测灵敏度高，可用于各种线材的张力检测。
文档编号G01L5/10GK2709964SQ200420081249
公开日2005年7月13日 申请日期2004年7月29日 优先权日2004年7月29日
发明者陈守均, 秦贞娣 申请人:上海永通机械厂