[其他]电容式电子吊秤

说明书

本发明是一种安装在起重机上的电容式电子吊秤。其原理是货物重量通过弹性元件使传感电容容量发生变化，然后经过信号处理，显示出货物的实际重量来，为防止各种元器件的温度变化，影响测量精度，加了适当的温度补偿。此种电容式电子吊秤精度高，达０．１％，省力省工，使用方便，不受场地、时间限制，是一种理想的货物称重仪器。

本发明涉及一种用于起重机称重的电子吊秤。

在物质的储运过程中，物质称重是个重要环节，目前普遍采用的是机械钢材秤和地中衡称量，也有采用电阻应变式电子吊秤。机械钢材秤和地中衡称量，作业效率低，精度不高，而电子应变式电子吊秤由于引起称重误差的环节太多，不容易达到很高的精度。

所有电子吊秤由传感器和信号处理两部分构成，传感器要把力（即重量）信号转变成电信号，再由信号处理部分处理，最终显示出货物重量来。本发明是一种力传感器为电容式的电子吊秤。它的传感器（图1、图2）中装有一个扁圆形弹性元件〔4〕，在扁圆形弹性元件中间装配有两块电容极板〔22〕、〔23〕，极板〔22〕与弹性元件〔4〕绝缘（图3）。扁圆形弹性元件〔4〕可由铍青铜，也可用高强度合金钢制成。电容极板〔22〕、〔23〕可由钢，也可由镀银有机玻璃制成。扁圆形弹性元件〔4〕上下各有螺纹与上、下吊耳〔3〕、〔10〕相连，然后通过装有象滚针轴承〔2〕这样轴承的铰链和十字接头与吊环〔1〕、吊钩〔16〕联结，以消除弯矩的影响。吊环〔1〕是一个圆环，可以挂吊在任意吊车的吊钩上。当吊钩〔16〕挂有货物时，货物重力作用于扁圆形弹性元件〔4〕上，使之产生变形，也即使电容极板〔22〕、〔23〕之间间隙发生变化而改变其电容容量。外壳〔5〕承剪片〔11〕组成一个密封的空间将弹性元件〔4〕和形成传感电容的两极板〔22〕、〔23〕密封，同时承受侧向力。在这个密封空间内，传感电容C和电感L及其它电子元件组成LC振荡器，其频率约2～2.5兆赫芝。由于传感电容C随货物重量而发生变化，因而振荡频率也随货物重量变化，变化的振荡频率经过缓冲放大级由高频电插座〔9〕传输到信号处理部分（可装在司机室内，也可装在地面），同标准频率进行比较，算出重量再显示出来。电子吊秤中电感、电容以及弹性元件〔4〕的弹性模量都是温度的函数，为了消除温度变化的影响，需要进行温度补偿。与传感电容并联的瓷介电容对电子线路的分布电容及电感器L的温度系数进行补偿，其瓷介电容的大小及温度系数取决于实际的分布电容和实际电感器L的温度系数，需实际调试中决定。对弹性元件〔4〕的弹性模量的温度变化的补偿是改变传感电容极板〔22〕、〔23〕组成传感电容器的有效面积。其原理如下：

式中C为电子吊秤传感器总电容值，ε₀真空介电常数，ε空气介电系数，C₀分布电容值，F电容极板有效面积，δ极板间隙δ=δ₀+KP/E₀δ₀间隙，K是与弹性元件结构有关常数，E弹性元件的弹性模量。P为物质重量。从式中可以看出，有效电容极板面积和初始间隙变化α可以补偿弹性模量变化α，使总电容值不变。对弹性模量的温度变化我们采用两种办法。（1）如图3所示左右两边各有一个双金属簧片〔24〕与电容极板〔23〕相连，双金属簧片〔24〕随温度发生小的变形，使极板〔23〕产生与温度成线性关系变化的横向位移，因而改变两极板〔22〕、〔23〕的重合面积，补偿了弹性元件〔4〕的弹性模量的温度变化。（2）使电容极板〔22〕、〔23〕面积不等，其中面积较小的一块用线胀系数大的材料制成，用材料的热膨胀来改变两极板〔22〕、〔23〕的有效重合面积，达到补偿的目的。如较小面积极板用镀银有机玻璃制成，另一块用钢制成，改变镀银层厚度可改变补偿量的大小。补偿后的电子吊秤精度很高，达0.1%。

电容式电子吊秤精度高，使用方便，省力省工，不受场地的限制，携带也很方便，能直读出货物的重量，还可连接打印机将重量打印出来，这种电容式电子吊秤在物资称重上可发挥巨大的效能。