[发明专利]一种磁阻力测力传感系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械领域，具体涉及一种磁阻力测力传感系统及其方法。

背景技术

在针织、纺织、化纤、线缆等生产行业对纤维、丝线的恒定张力需要严格控制，由于上述行业在生产过程中需要使用能够对力进行长期、连续、实时、高精度监测的传感器，但目前的传感器在长期使用时零漂移量较大，对于需要高精度、快速调整的生产行业具有局限性。

发明内容

本发明提供一种磁阻力测力传感系统及其方法，能够在长期使用时减少零点漂移量。

本发明提供了一种磁阻力测力传感系统，包括：

刚性杠杆，其具有固定转轴、施力端和测量端，所述施力端和测量端以所述固定转轴为中心摆动；

动摆磁体，其与所述刚性杠杆的测量端连接；

两个限位磁体，两个所述限位磁体分别设置在所述动摆磁体的两侧且在所述动摆磁体的磁场范围内，所述限位磁体与所述动摆磁体相同极性的磁极相对；

当所述刚性杠杆受到外力以所述固定转轴为中心摆动时，所述动摆磁体向靠近一侧所述限位磁体运动的同时远离另一侧所述限位磁体；

霍尔元件，其设置在所述动摆磁体的磁场范围内，且在所述动摆磁体与所述限位磁体之间，用于检测到所述动摆磁体的磁场变化并输出信号；

计算系统，其接收所述信号，并对所述信号进行计算得到所述刚性杠杆受到的外力大小。

在本发明各实施例中，优选地，所述固定转轴穿过所述刚性杠杆的重心。

在本发明各实施例中，优选地，两个所述限位磁体相同或不同。

在本发明各实施例中，优选地，所述动摆磁体和两个所述限位磁体相同或不同。

在本发明各实施例中，优选地，所述动摆磁体和两个所述限位磁体为永磁体或电磁体。

在本发明各实施例中，优选地，进一步包括：

差分放大器和多个所述霍尔元件，所述多个霍尔元件分别位于所述动摆磁体的两侧，且处于动摆磁体与所述限位磁体之间；每两个所述霍尔元件共同与一个所述差分放大器连接；所述差分放大器接收所述霍尔元件输出的信号并处理，将经过处理后的所述信号发送至所述计算系统；

或

多个所述霍尔元件和处理器，多个所述霍尔元件分别位于所述动摆磁体的两侧，且处于动摆磁体与所述限位磁体之间；所述处理器对所述霍尔元件输出的所述信号进行处理，将处理后的所述信号传送至所述计算系统。

在本发明各实施例中，优选地，所述霍尔元件具有温度补偿单元。

本发明还提供一种磁阻力测力传感方法，所述方法包括如下步骤：

利用如所述的一种磁阻力测力传感系统；

当刚性杠杆受到外力以固定转轴为中心摆动时，动摆磁体向靠近一侧限位磁体运动的同时远离另一侧限位磁体；

两个所述限位磁体对所述动摆磁体产生斥力，抑制所述动摆磁体的摆动，直至所述动摆磁体静止；同时，霍尔元件检测到所述动摆磁体的磁场变化，输出信号；

对所述信号进行计算得到所述外力的大小。

在本发明各实施例中，优选地，当具有多个所述霍尔元件和差分放大器时，在所述霍尔元件检测到所述动摆磁体的磁场变化，输出信号的步骤之后，且在所述计算系统对所述信号进行计算得到所述外力的大小的步骤之前，进一步包括：

多个所述霍尔元件分别检测所述动摆磁体的磁场变化，每两个所述霍尔元件将检测到的所述信号通过所述差分放大器处理后发出。

在本发明各实施例中，优选地，当所述霍尔元件具有温度补偿单元时，在霍尔元件检测到所述动摆磁体的磁场变化的步骤进一步包括：在所述霍尔元件检测到所述动摆磁体的磁场变化，针对所述动摆磁体磁场的变化进行温度补偿。

通过本发明各实施例提供的一种磁阻力测力传感系统及其方法，能够带来以下有益效果：

通过在动摆磁体旁设置两个限位磁体，两个限位磁体设置在动摆磁体磁场范围之内，且限位磁体在动摆磁体的磁场范围内，限位磁体与动摆磁体相同极性的磁极相对，当动摆磁体受到外力摆动时，动摆磁体接近其中一个限位磁体，根据同极相斥的原理，限位磁体给动摆磁体一个斥力，抑制动摆磁体的摆动，达到了当动摆磁体摆动时，系统能够快速地调整，抑制动摆磁体摆动，同时在长期使用时减小了零漂移量；

通过将固定转轴穿过刚性杠杆的重心，以重心作为刚性杠杆的受力支点，能够达到当整个传感系统受到到外力冲击时，外力对磁阻力测力传感系统的影响较小；

通过设置多个霍尔元件，并连接到差分放大器上，能够更准确的得到外力的大小，达到高精度监测的能力；同时可以有效地消除霍尔元件引入的零点漂移；