一种张力传感器的制作方法

本实用新型涉及测量领域，特别是一种张力传感器。

背景技术：

目前，在一些纱线及绳索类线材的生产加工中，从出线到线材卷绕间都通过经过多级中间轴输送以达到对线材的整理，为了防止在整理过程中由于力过大而拉断线材，有时又因为张力不够使线材成品不够规整，且输送速度低下而降低生产效率，故在生产过程中会使用张力传感器对线材的张力进行实时测量，由于纱线的张力变化细微，对于测量的精确度要求很高，但现有的体积小的张力传感器的测量电路主要使用半桥电路，灵敏度不足，而且放大电路的信号干扰较大，该种测量电路存在测量不精确、误差较大的问题，不能真实反映纱线的真实的张力。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种张力传感器，可以将纱线张力造成细微的电流变化精确、有效地放大。

本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：

根据本实用新型提供的一种张力传感器，包括：壳体、设置在所述壳体内部的测量片、与所述测量片一端连接的探测头、贯穿所述壳体内外部的孔洞以及设置在所述壳体上的置零按钮，所述探测头通过所述孔洞从所述壳体的内部延伸到外部，所述张力传感器的电路置于所述壳体内。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，所述电路，具备设置在与纱线接触应变片上的应变桥电路以及与所述应变桥电路链接的放大电路。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，所述应变桥电路置于所述测量片的两侧。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，所述应变桥电路包括与所述放大电路链接的第一链接端和第二链接端；所述放大电路包括放大芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容以及第一电源，所述放大芯片包括-rg引脚、+rg引脚、-in引脚、+in引脚、-vs引脚、+vs引脚，所述第一电阻的一端链接所述-rg引脚，另一端链接所述+rg引脚，所述第一电容的一端链接至地，另一端链接至所述-in引脚，所述第二电容的一端链接所述-in引脚，另一端链接至+in引脚，所述第三电容的链接至所述+in引脚，另一端链接至地，所述-vs引脚链接至地，所述第二电阻的一端链接至所述-in引脚，另一端链接至所述第一链接端，所述第三电阻的一端链接至所述+in引脚，另一端链接至所述第二链接端，所述+vs引脚链接至所述第一电源。通过所述第一电容的一端链接至地，另一端链接至所述-in引脚，所述第二电容的一端链接所述-in引脚，另一端链接至+in引脚，所述第三电容的链接至所述+in引脚，另一端链接至地的电路结构，有效将应变桥电路输出的电流中的噪声进行过滤，得到纯净的电流信号，再通过放大芯片将电流信号放大，得出精确的、纯净的电信号。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，所述应变桥电路包括第二电源、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻，所述第四电阻的一端链接至所述第二电源，另一端链接至所述第一链接端，所述第五电阻的一端链接至所述第一链接端，另一端链接至地，所述第六电阻的一端链接至所述第二电源，另一端链接至所述第二链接端，所述第七电阻的一端链接至所述第二链接端，另一端链接至地；相比半桥电路，全桥的灵敏度提高了一倍，将桥路阻抗提高，减小桥路耗电，传感器整体电流消耗≦20ma。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻以及所述第七电阻的电阻值相同；全桥电路的四个电阻值相同，有效简化数值计算、提高计算效率。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，还包括ad转换电路，所述放大芯片还包括out引脚，所述out引脚与所述ad转换电路链接，所述out引脚与所述ad转换电路链接，低直流偏移、低漂移、低噪声、高开环增益、大共模抑制比、高输入阻抗的放大电路放大后的模拟电信号通过ad转换电路转换成数字信号。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，还包括用于调节数据误差的cpu模块，所述cpu模块与所述ad转换电路链接；数字信号通过cpu模块进行软件调节放大倍数，再用软件进行数字滤波，降低干扰信号，使输出信号干净、稳定。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，所述置零按钮与所述cpu模块连接。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，还包括da转换电路，所述da转换电路与所述cpu模块链接；根据客户输出信号的需求，可增加da转换电路，最后输出放大后纯净的模拟电信号。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，所述放大芯片还包括ref引脚，所述ref引脚链接至地，有效做到零点偏移输出。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型一种张力传感器实施例的立体图；

图2是本实用新型一种张力传感器实施例的截面图；

图3是本实用新型一种张力传感器实施例的电路图；

图4是本实用新型一种张力传感器实施例的模块示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1-2，本实用新型提供的一个实施例的一种张力传感器，包括壳体50、设置在壳体50内部的用于接收纱线张力的受力载体的测量片20，与测量片20一端连接的探测头30以及贯穿壳体50内外部的孔洞40，探测头通过孔洞40从壳体50的内部延伸到外部，张力传感器的电路10置于壳体50内，测量片20上设置有应变桥电路，张力传感器的电路10包括用于将测量片20传输的测量信号放大的放大电路、用于将放大后的模拟信号进行转换的ad转换电路、用于调节数据误差的cpu模块以及用于将数字信号转换为模拟信号的da转换电路。

上述张力传感器通过对应变桥电路、放大电路以及cpu模块的优化改进，与传统的张力传感器对比起来，上述张力传感器体积小而已输出信号精度也更高，其优化的技术核心如下所述：

1、传统的、体积细小的张力传感器上的细薄的测量片上所使用的应变桥电路为半桥电路，而本实用新型提供的一种张力传感器，在面积仅为数平方毫米、厚度不足1毫米的测量片上配置全桥电路，全桥电路相比半桥电路，其灵敏度提高了一倍，同时，将全桥电路的阻抗提高千欧姆的级别，减少全桥电路的耗电，传感器整体电流消耗低于20ma。

2、由于测量片的面积比较小，应变桥电路输出的直流偏压仅有零点几毫伏，本实用新型提供的一种张力传感器采用了低直流偏移、低漂移、低噪声、高开环增益、大共模抑制比、高输入阻抗的放大电路，减少电路电子元器件个数的同时提高张力传感器接收到的信号的精确性以及稳定性，由于测量电路的优化，使得张力传感器体积可以做得更小。

3、由于纱线的张力以及信号的微弱，为了提高测量精度，必须消除测量片自身的重力影响，本实用新型提供的一种张力传感器设置cpu模块，主要解决四大问题：(1)根据张力传感器安装的方向不同，测量片20的所受到的地球引力的不同，调整张力传感器的零位，通过cpu模块中的算法进行纠正；(2)利用cpu模块中的软件将信号进行进一步调节放大倍数；(3)使用软件对放大后的信号进行数字滤波，进一步降低干扰信号的影响，使输出的数字信号干净、稳定；(4)如果客户需要得到数字信号输出，则可以直接通过cpu模块将干净、稳定的数字信号进行输出。

4、由于部分的客户需要读取模拟信号输出，故本实用新型提供的一种张力传感器可以根据客户对信号的需求，在cpu模块后加装da电路，满足客户对于模拟信号的输出需求。

参照图1-2，本实用新型的一个实施例提供了根据本实用新型提供的一种张力传感器，包括：壳体50、设置在所述壳体内部的测量片20、与所述测量片一端连接的探测头30、贯穿所述壳体50内外部的孔洞40以及设置在所述壳体50上的置零按钮60，所述探测头30通过所述孔洞40从所述壳体50的内部延伸到外部，所述张力传感器的电路10置于所述壳体50内。

参照图3-4，根据本实用新型提供的一种张力传感器，所述电路10，具备设置在与纱线接触应变片上的应变桥电路以及与所述应变桥电路链接的放大电路。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，所述应变桥电路包括与所述放大电路链接的第一链接端和第二链接端；所述放大电路包括放大芯片、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3以及第一电源v1，所述放大芯片包括-rg引脚、+rg引脚、-in引脚、+in引脚、-vs引脚、+vs引脚，所述第一电阻r1的一端链接所述-rg引脚，另一端链接所述+rg引脚，所述第一电容c1的一端链接至地，另一端链接至所述-in引脚，所述第二电容c2的一端链接所述-in引脚，另一端链接至+in引脚，所述第三电容c3的链接至所述+in引脚，另一端链接至地，所述-vs引脚链接至地，所述第二电阻r2的一端链接至所述-in引脚，另一端链接至所述第一链接端，所述第三电阻r3的一端链接至所述+in引脚，另一端链接至所述第二链接端，所述+vs引脚链接至所述第一电源v1。通过所述第一电容的一端链接至地，另一端链接至所述-in引脚，所述第二电容的一端链接所述-in引脚，另一端链接至+in引脚，所述第三电容的链接至所述+in引脚，另一端链接至地的电路结构，有效将应变桥电路输出的电流中的噪声进行过滤，得到纯净的电流信号，再通过放大芯片将电流信号放大，得出精确的、纯净的电信号。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，所述应变桥电路包括第二电源v2、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7，所述第四电阻r4的一端链接至所述第二电源v2，另一端链接至所述第一链接端，所述第五电阻r5的一端链接至所述第一链接端，另一端链接至地，所述第六电阻r6的一端链接至所述第二电源v2，另一端链接至所述第二链接端，所述第七电阻r7的一端链接至所述第二链接端，另一端链接至地；相比半桥电路，全桥的灵敏度提高了一倍，将桥路阻抗提高，减小桥路耗电，传感器整体电流消耗≦20ma。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，所述第四电阻r4、所述第五电阻r5、所述第六电阻r6以及所述第七电阻r7的电阻值相同；全桥电路的四个电阻值相同，有效简化数值计算、提高计算效率。

本实用新型的一个实施例提供了一种张力传感器，第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6以及第七电阻r7两两对称置于测量片的两侧，使用全桥电路方式在测量片20上贴四片电阻片，四片电阻片在测量片上左右各一片或上下各一片进行张贴，电阻片张贴的位置靠近固定端，使电阻片处于测量片20形变最大的位置，有效提高电流输出的绝对值，有效提高灵敏度。

本实用新型的一个实施例提供了一种张力传感器，测量片20的材料优选钢。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，还包括ad转换电路，所述放大芯片还包括out引脚，所述out引脚与所述ad转换电路链接，所述out引脚与所述ad转换电路链接，低直流偏移、低漂移、低噪声、高开环增益、大共模抑制比、高输入阻抗的放大电路放大后的模拟电信号通过ad转换电路转换成数字信号。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，还包括用于调节数据误差的cpu模块，所述cpu模块与所述ad转换电路链接；数字信号通过cpu模块进行软件调节放大倍数，再用软件进行数字滤波，降低干扰信号，使输出信号干净、稳定。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，所述置零按钮60与所述cpu模块连接；根据张力传感器安装的方向不同，测量片20的所受到的地球引力的不同，调整张力传感器的零位，通过cpu模块中的算法进行纠正。

即cpu模块根据张力传感器使用时放置的方向不同，通过软件对探测头、测量片的重力进行零位调整，消除探测头、测量片的重力对测量的张力数据的影响，如当探测头向地面方向时，探测头和测量片向下的重力与向上的纱线张力相反，则测量前现状态下的初始值加上探测头、测量片的重力值进行归零；如当探测头向反地面的方向时，探测头和测量片向下的重力与向上的纱线张力方向相同，则测量前现状态下的初始值减去探测头、测量片的重力值进行归零。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，还包括da转换电路，所述da转换电路与所述cpu模块链接；根据客户输出信号的需求，可增加da转换电路，最后输出放大后纯净的模拟电信号。

根据本实用新型提供的一种张力传感器，所述放大芯片还包括ref引脚，所述ref引脚链接至地，有效做到零点偏移输出。

以上，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。