紗線張力傳感器的制作方法

本實用新型涉及張力檢測領域，具體的，涉及一種紗線張力傳感器。

背景技術：

紗線張力傳感器作為力敏型傳感器之一，需通過彈性體檢測受力，并通過檢測電路將物理受力轉換為電信號，從而測出當前的受力情況。彈性體的品質對傳感器性能影響很大。在彈性范圍內快速加載或卸載后，彈性體并不能立即恢復原位，有隨時間延長產生附加彈性應變的現象,包含彈性蠕變和彈性后效，統稱為滯彈性。因此，傳感器彈性體的選擇，對傳感器的性能至關重要。

選擇彈性材料時，依據之一是彈性材料的彈性模量E，以及彈性材料的彈性后效和熱彈性效應對性能的影響。彈性模量是工程材料重要的性能參數，從宏觀角度來說，彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度，從微觀角度來說，則是原子、離子或分子之間鍵合強度的反映。常用的紗線張力傳感器彈片有鈹青銅彈片、鋼質彈片，鈹青銅的彈性模量128GPa，鋼片的彈性模量200GPa。這兩種金屬彈片在使用一段時間后，均會出現彈性疲勞，零位會向張力大的方向漂移，從而出現測量誤差。

另外，力敏傳感器大多是采用應變片作為主要元件。一般情況下，會使用膠水將應變片貼到彈性體上，在彈性體受外界力的作用下產生機械變形時，應變片的電阻值相應的發生變化。而膠容易老化，且怕油污，在彈性體每日幾十萬次的彎曲形變下，應變片與彈性體的粘接處會發生蠕變等情形，從而導致傳感器零位的漂移，出現測量誤差。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種穩定性高，測量精度高且可調節零位的紗線張力傳感器。

為了實現上述目的，本實用新型提供的紗線張力傳感器包括殼體、感應組件以及電路板，殼體設置有槽道和內腔，槽道與內腔通過槽道底板隔離，槽道底板設置有缺口，感應組件通過缺口由內腔伸入槽道內，電路板位于內腔內部。電路板設置有主控電路模塊、感應電路模塊、運算放大器電路模塊以及零位調節電路模塊，感應電路模塊向主控電路模塊發送感應模擬信號，主控電路模塊根據感應模擬信號進行運算并將感應模擬信號發送至運算放大器電路模塊。零位調節電路模塊獲取零位按鍵信號并將零位按鍵信號發送至主控電路模塊。

由上述方案可見，本實用新型的紗線張力傳感器通過設置有零位調節電路模塊，可通過調節零位使得傳感器的測量更加精確，同時，通過調零的設置，傳感器的使用時間得到延長，保障傳感器的使用壽命。此外，傳感器通過檢測感應組件所受的壓力值，通過主控電路進行補償以及運算放大器電路的放大處理，使得檢測的精度大大提高。

一個方案中，電路板還設置有外接接口，運算放大器電路模塊將放大的感應模擬信號發送至外接接口。

由此可見，設置外接接口，可將傳感器檢測的數據發送至外接設備，以便用戶查看數據，有利于發現數據的異常，便于調整。

另一個方案中，殼體還設置有外接通孔以及按鍵通孔，外接通孔與外接接口相對設置，按鍵通孔與零位調節電路模塊的零位按鍵相對設置。

由此可見，為了防止將零位按鍵設置在殼體外部出現誤觸的情況以及增大傳感器體積的情況，零位調節電路模塊的零位按鍵設置在殼體的內部，同時在殼體上設置與零位按鍵相對的按鍵通孔，便于用戶觸發按鍵，進行零位調節。

進一步的方案中，電路板還設置有指示燈，指示燈與主控電路模塊電連接。

由此可見，為了指示傳感器是否處于工作情況，設置指示燈，可讓用戶獲知傳感器的工作狀態，同時，在進行零位調節時，有助于用戶根據指示燈的提示完成調零的設置。

進一步的方案中，感應組件與殼體的底部傾斜設置，槽道底板的一部分與感應組件平行設置；感應組件包括陶瓷彈片、陶瓷感應觸頭以及彈片基座，陶瓷彈片的兩端分別與陶瓷感應觸頭和彈片基座固定連接，彈片基座可拆卸固定在內腔內。

由此可見，本實用新型的紗線張力傳感器利用陶瓷彈片作為彈性體，陶瓷彈片具有較高彈性模量，可提高傳感器的響應速度。同時，與紗線接觸的部件也采用陶瓷感應觸頭，利用陶瓷的光滑表面，減少對紗線的磨損，保障紗線產品的質量，同時可減少因磨損而產生的灰塵。

進一步的方案中，陶瓷彈片上設置有應變片，應變片燒結在陶瓷彈片上。

由上述方案可見，為了防止應變片與彈性體的粘接處會發生蠕變等情形，本紗線傳感器將應變片燒結在陶瓷彈片上，使應變片與陶瓷彈片合為一體，避免出現蠕變而產生零位漂移的情況，影響傳感器的測量精度，同時提高傳感器的穩定性。

更進一步的方案中，陶瓷感應觸頭包括受力部和限位塊，受力部的一部分由內腔伸入槽道內，限位塊由受力部的底部延伸而成。

由此可見，由于陶瓷彈片的剛度較大，在出現較大的物理形變時，容易出現折斷情況，因此，設置了限位塊，防止陶瓷彈片出現較大的物理變形時，起到保護作用。

具體的方案中，槽道的兩端分別設置有進出口瓷件，進出口瓷件通過固定彈片固定于殼體上。

由此可見，紗線傳感器在使用時需要通過導向元件引導紗線的行進方向，因此，在槽道的兩端分別設置有進出口瓷件，使得在引導紗線行進的過程中，減少磨損。此外，通過固定彈片將進出口瓷件固定于殼體上，利用固定彈片的彈性，便于拆卸維修。

較具體的方案中，殼體包括相互配合的第一殼體和第二殼體，第一殼體設置有第一清潔通孔，第二殼體設置有第二清潔通孔，第一清潔通孔與第二清潔通孔相對設置。

由此可見，紗線張力傳感器在工作過程中容易接觸灰塵，設置清潔通孔，可便于操作人員進行傳感器的清理，避免灰塵影響內部電路的正常工作，同時提高傳感器的工作穩定性。

更具體的方案中，內腔內部設置有保護殼，電路板設置在保護殼內。

由上述方案可見，由于內腔與槽道之間設有通孔，難以做到完全避免灰塵進入內腔的情況，在內腔設置保護殼用于保護電路板，最大程度的保護內部電路，提高傳感器的工作穩定性。

附圖說明

圖1是本實用新型紗線張力傳感器實施例一的結構圖。

圖2是本實用新型紗線張力傳感器實施例一的結構分解圖。

圖3是本實用新型紗線張力傳感器實施例一另一視角的結構分解圖。

圖4是本實用新型紗線張力傳感器實施例一中感應組件的結構分解圖。

圖5是本實用新型紗線張力傳感器實施例一中電路組件的結構圖。

圖6是本實用新型紗線張力傳感器實施例一的電路原理圖。

圖7是本實用新型紗線張力傳感器實施例二的結構圖。

圖8是本實用新型紗線張力傳感器實施例二的結構分解圖。

圖9是本實用新型紗線張力傳感器實施例二的結構剖視圖。

圖10是本實用新型紗線張力傳感器實施例二中殼體的結構圖。

圖11是本實用新型紗線張力傳感器實施例二中感應組件的結構圖。

圖12是本實用新型紗線張力傳感器實施例二中電路板的結構圖。

圖13是本實用新型紗線張力傳感器實施例二的電路原理圖。

以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。

具體實施方式

實施例一：

如圖1所示，本實施例的紗線張力傳感器包括殼體10，參見圖2，殼體10包括相互配合的第一殼體101和第二殼體102。殼體10設置有槽道12，槽道12兩端分別設置有進出口瓷件13和進出口瓷件14，進出口瓷件13通過固定彈片131固定在殼體10上，進出口瓷件14通過固定彈片141固定在殼體10上。殼體10設置有清潔通孔11，第一殼體101設置有第一清潔通孔111，第二殼體102設置有第二清潔通孔112，第一清潔通孔111與第二清潔通孔112相對設置組成清潔通孔11。

參見圖3，殼體10還設置有內腔103，內腔103和槽道12均由第一殼體101和第二殼體102配合構成。槽道12與內腔103通過槽道底板121隔離，槽道底板121設置有缺口122，使槽道12與內腔103相通。紗線張力傳感器還包括感應組件16，感應組件16通過缺口122由內腔103延伸入所述槽道12內。感應組件16與殼體10的底部傾斜設置，傾斜的角度可根據需要進行設置，槽道底板121的一部分與感應組件16平行設置。

參見圖4，感應組件16包括陶瓷彈片161、陶瓷感應觸頭162以及彈片基座163，陶瓷彈片161的兩端分別與陶瓷感應觸頭162和彈片基座163固定連接，彈片基座163可拆卸固定在內腔103內。其中，陶瓷感應觸頭162包括受力部164和限位塊165，受力部164的一部分由所述內腔103伸入所述槽道12內，限位塊165由受力部164的底部延伸而成。受力部164設置有容納腔166，陶瓷彈片161插入容納腔166中固定陶瓷感應觸頭162。本實施例中，陶瓷彈片161設置有應變片（未示出），應變片燒結在陶瓷彈片161上。在陶瓷彈片161上利用印刷燒結的技術，形成厚度為幾微米到數十微米的電路膜層，同時將應變片及相關電子元件燒結固定在陶瓷彈片161上，增加電路的穩定性。

參見圖2、圖3和圖5，本實施例的紗線張力傳感器還設置有電路組件17，電路組件17包括電路板18和保護殼19，保護殼19設置在內腔103內部，電路板18設置在保護殼19內。電路板18設置有指示燈181、零位按鍵182和外接接口（未示出），指示燈181、零位按鍵182和外接接口焊接在電路板17上。保護殼19設置有指示燈燈罩191，指示燈燈罩191可將指示燈181所發射的光線散射。保護殼19還設置有外接缺口192，用于容納外接線纜（未示出），使外接線纜與外接接口連接。第一殼體101還設置有外接通孔104以及按鍵通孔105，外接通孔15與外接接口相對設置，同時，外接通孔15還與外接缺口192相對設置。所述按鍵通孔105與零位按鍵182相對設置，便于觸發按鍵。

參見圖6，本實用新型紗線張力傳感器的電路板35設置有主控電路模塊20、感應電路模塊21、運算放大器電路模塊22、零位調節電路模塊23以及輸出接口電路模塊24。感應電路模塊21獲取應變片所感應的張力變化值并轉化為感應模擬信號。感應電路模塊21向主控電路模塊20發送感應模擬信號，主控電路模塊20根據感應模擬信號進行運算并將感應模擬信號發送至運算放大器電路模塊22。運算放大器電路模塊22將放大的所述感應模擬信號發送至所述輸出接口電路模塊24。零位調節電路模塊23獲取零位按鍵信號并將零位按鍵信號發送至主控電路模塊20。此外，指示燈與主控電路模塊20電連接，外接接口設置在輸出接口電路模塊24上，零位按鍵182設置在零位調節電路模塊上。

本實用新型紗線張力傳感器工作時，紗線在從槽道12中間穿過，同時，紗線在行進的過程中對陶瓷感應觸頭162產生壓力，進而使陶瓷彈片161產生形變，改變陶瓷彈片161上應變片的阻值，由于應變片受力的電阻值變化范圍很小，因此必須使用專門的電路來測量這種微弱的電阻變化，最常用的電路為電橋電路。感應電路模塊21獲取應變片所感應的變化阻值后將其轉化為感應模擬信號。主控電路模塊20根據感應模擬信號進行運算以及進行補償，并將處理后的感應模擬信號發送至運算放大電路模塊22。運算放大電路模塊22對感應模擬信號進行放大處理，使得檢測的數據的精度提高。為了便于查看傳感器所檢測到的張力數據，經過運算放大電路模塊22放大處理后的感應模擬信號被發送至所述輸出接口電路模塊24，從而輸出檢測數據。

由于紗線張力傳感器陶瓷彈片161的一端處于懸空狀態，在重力場中，零位隨著紗線張力傳感器安裝狀態的不同而發生變化，本實施例中可通過零位按鍵182進行零位的調節。當傳感器安裝位置確定后，在放入紗線之前，觸動零位按鍵182產生零位按鍵信號，零位調節電路模塊23獲取零位按鍵信號并將零位按鍵信號發送至主控電路模塊20。通過主控電路模塊20可根據重力場的影響給予補償，并鎖定零位，從而解決零位受重力場影響而變化的問題。此外，若傳感器因長期使用而出現漂移時，亦可通過零位調節電路模塊23進行零位的調節。

實施例二：

如圖7所示，本實施例的紗線張力傳感器包括殼體30，殼體30設置有槽道31，槽道31的兩端分別設置有進出口瓷件32和進出口瓷件33。參見圖8和圖9，殼體30包括相互配合的第一殼體301和第二殼體302，第一殼體301和第二殼體302配合形成內腔303，槽道31設置在第一殼體301上，第二殼體302設置有外接通孔36。進出口瓷件32通過固定彈片321固定在殼體30上，進出口瓷件33通過固定彈片331固定在殼體30上。紗線張力傳感器還包括感應組件34和電路板35，感應組件34和電路板35設置于內腔303內部。參見圖10，槽道31與內腔303通過槽道底板311隔離，槽道底板311設置有缺口312，使槽道31與內腔303相通。

由圖9和圖10中還可以看出，感應組件34通過缺口312由內腔303延伸入所述槽道31內。感應組件34與殼體30的底部傾斜設置，傾斜的角度可根據需要進行設置，槽道底板311的一部分與感應組件34平行設置。參見圖11，感應組件34包括陶瓷彈片341、陶瓷感應觸頭343以及彈片基座342，陶瓷彈片341的兩端分別與陶瓷感應觸頭343和彈片基座342固定連接，彈片基座342通過螺孔305和螺孔346固定在內腔303內。其中，陶瓷感應觸頭343包括受力部344和限位塊345，受力部344的一部分由所述內腔303伸入所述槽道31內，限位塊345由受力部344的底部延伸而成。受力部344設置有容納腔（未示出），陶瓷彈片341插入容納腔中固定陶瓷感應觸頭343。本實施例中，陶瓷彈片341設置有應變片（未示出），應變片燒結在陶瓷彈片341上。在陶瓷彈片341上利用印刷燒結的技術，形成厚度為幾微米到數十微米的電路膜層，同時將應變片及相關電子元件燒結固定在陶瓷彈片341上，增加電路的穩定性。

參見圖12，電路板35設置有外接接口351、指示燈352和零位按鍵353，外接接口351、指示燈352和零位按鍵353焊接在電路板35上。外接接口351與外接通孔36相對設置，第一殼體301設置有按鍵通孔304和指示燈通孔306，按鍵通孔304與零位按鍵353相對設置，指示燈352穿過指示燈通孔306并露出殼體301外。

參見圖13，本實用新型紗線張力傳感器的電路板35設置有主控電路模塊40、感應電路模塊41、運算放大器電路模塊42、零位調節電路模塊43以及輸出接口電路模塊44。感應電路模塊41獲取應變片所感應的張力變化值并轉化為感應模擬信號。感應電路模塊41向主控電路模塊40發送感應模擬信號，主控電路模塊40根據感應模擬信號進行運算并將感應模擬信號發送至運算放大器電路模塊42。運算放大器電路模塊42將放大的所述感應模擬信號發送至所述輸出接口電路模塊44。零位調節電路模塊43獲取零位按鍵信號并將零位按鍵信號發送至主控電路模塊40。此外，指示燈與主控電路模塊40電連接，外接接口設置在輸出接口電路模塊44上，零位按鍵353設置在零位調節電路模塊上。

本實用新型紗線張力傳感器工作時，紗線在從槽道31中間穿過，同時，紗線在行進的過程中對陶瓷感應觸頭343產生壓力，進而使陶瓷彈片341產生形變，改變陶瓷彈片341上應變片的阻值，由于應變片受力的電阻值變化范圍很小，因此必須使用專門的電路來測量這種微弱的電阻變化，最常用的電路為電橋電路。感應電路模塊41獲取應變片所感應的變化阻值后將其轉化為感應模擬信號。主控電路模塊40根據感應模擬信號進行運算以及進行補償，并將處理后的感應模擬信號發送至運算放大電路模塊42。運算放大電路模塊42對感應模擬信號進行放大處理，使得檢測的數據的精度提高。為了便于查看傳感器所檢測到的張力數據，經過運算放大電路模塊42放大處理后的感應模擬信號被發送至所述輸出接口電路模塊44，從而輸出檢測數據。

由于紗線張力傳感器陶瓷彈片341的一端處于懸空狀態，在重力場中，零位隨著紗線張力傳感器安裝狀態的不同而發生變化，本實施例中可通過零位按鍵353進行零位的調節。當傳感器安裝位置確定后，在放入紗線之前，觸動零位按鍵353產生零位按鍵信號，零位調節電路模塊43獲取零位按鍵信號并將零位按鍵信號發送至主控電路模塊40。通過主控電路模塊40可根據重力場的影響給予補償，并鎖定零位，從而解決零位受重力場影響而變化的問題。此外，若傳感器因長期使用而出現漂移時，亦可通過零位調節電路模塊43進行零位的調節。

由上述可知，本實用新型的紗線張力傳感器通過設置有零位調節電路模塊，可通過調節零位使得傳感器的測量更加精確，同時，通過調零的設置，傳感器的使用時間得到延長，保障傳感器的使用壽命。此外，傳感器通過檢測感應組件所受的壓力值，通過主控電路進行補償以及運算放大器電路的放大處理，使得檢測的精度大大提高。同時，使用應變片與陶瓷彈片合為一體，避免出現蠕變而產生零位漂移的情況，影響傳感器的測量精度，同時提高傳感器的穩定性。

需要說明的是，以上僅為本實用新型的優選實施例，但本實用新型的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本實用新型做出的非實質性修改，也均落入本實用新型的保護范圍之內。