专利摘要

专利摘要

本发明涉及基于霍尔效应的梁式压力传感器，包括承载基体、磁铁和两霍尔器件；所述承载基体中部挖空形成底座、位于底座顶部的负载梁、以及位于底座和负载梁之间并与外界贯通的压力测量槽；所述负载梁底面中部往底座方向延伸，并于压力测量槽中形成一磁铁安装座；所述磁铁安装于所述磁铁安装座；所述两霍尔器件安装于所述压力测量槽，并分别位于所述磁铁的相对两侧。本发明通过将压力传感器收到的压力变化转化为磁场的变化，并基于霍尔效应的原理将磁场的变化转换为电压信号的变化，得到承载的物体的重量，由此以一种非接触性的测量，提高测量精度，并大大提高传感器的可调节性和可控性，具有生产成本低、性能可靠、测量可控和使用方便等有益效果。

权利要求

1.一种基于霍尔效应的梁式压力传感器，其特征在于：包括承载基体、磁铁和两霍尔器件；所述承载基体中部挖空形成底座、位于底座顶部的负载梁、以及位于底座和负载梁之间并与外界贯通的压力测量槽；所述负载梁底面中部往底座方向延伸，并于压力测量槽中形成一磁铁安装座；

所述磁铁安装于所述磁铁安装座；

所述两霍尔器件安装于所述压力测量槽，并分别位于所述磁铁的相对两侧；

还包括分别用于调节所述两霍尔器件的位置的两位置调节机构、以及用于分别安装所述两霍尔器件的两安装机构；

所述两位置调节机构分别安装于所述两安装机构，且每一位置调节机构均包括用于沿所述承载基体长度方向调节霍尔器件的位置的第一向位调节部件、和/或用于沿所述承载基体宽度方向调节霍尔器件的位置的第二向位调节部件、和/或用于沿所述承载基体高度方向调节霍尔器件的位置的第三向位调节部件；

每一安装机构包括一由所述压力测量槽槽内一侧沿承载基体长度方向往磁铁安装座延伸形成的安装靠板、一设置于所述磁铁安装座和所述安装靠板之间的滑块、一压脚板和两侧板；以及每一霍尔器件顶部设有引脚；

所述压脚板通过第一向位调节部件安装于所述滑块的顶部；

所述引脚夹置于所述压脚板和所述滑块之间，且霍尔器件通过所述引脚吊设于滑块和磁铁安装座之间；通过第一向位调节部件调节所述引脚被夹置的长度方向的位置，实现对霍尔器件于承载基体长度方向上的位置调节；

所述两侧板分别安装于所述安装靠板和所述滑块的相对两外侧，且其分别通过一第二向位调节部件与所述滑块连接；通过第二向位调节部件带动所述滑块于承载基体宽度方向上移动，实现对霍尔器件于承载基体宽度方向上的位置调节；

所述第三向位调节部件贯穿所述压力测量槽槽底与所述滑块底部连接；通过第三向位调节部件带动所述滑块于承载基体高度方向上移动，实现对霍尔器件于承载基体高度方向上的位置调节。

2.根据权利要求1所述的基于霍尔效应的梁式压力传感器，其特征在于：所述第一向位调节部件包括至少一第一向位调节螺钉；所述第一向位调节螺钉与所述滑块螺纹连接，且其贯穿所述压脚板并使压脚板抵压所述引脚。

3.根据权利要求1所述的基于霍尔效应的梁式压力传感器，其特征在于：所述第二向位调节部件包括至少一第二向位调节螺钉；所述第二向位调节螺钉与所述侧板螺纹连接，且其贯穿所述侧板并与所述滑块抵接。

4.根据权利要求1所述的基于霍尔效应的梁式压力传感器，其特征在于：所述第三向位调节部件包括至少一第三向位调节螺钉；所述第三向位调节螺钉与所述压力测量槽槽底螺纹连接，且其贯穿所述压力测量槽槽底并顶住所述滑块底部。

5.根据权利要求2～4任一项所述的基于霍尔效应的梁式压力传感器，其特征在于：每一位置调节机构还包括一用于避免滑块在承载基体长度方向上移动的限位板；限位板设置于其调节机构所在的安装机构的滑块和所述磁铁安装座之间，并与所述安装靠板形成一用于容纳滑块的限位空间；及霍尔器件通过所述引脚吊设于限位板和磁铁安装座之间。

6.根据权利要求1所述的基于霍尔效应的梁式压力传感器，其特征在于：还包括过载保护机构；所述过载保护机构设置于所述磁铁安装座的正下方，以限定因负载梁承受负载后引起磁铁安装座下移的位移。

7.根据权利要求1所述的基于霍尔效应的梁式压力传感器，其特征在于：所述负载梁的顶面中部设有一托盘安装座，用于承载被测负载。

8.根据权利要求1所述的基于霍尔效应的梁式压力传感器，其特征在于：所述两霍尔器件相互平行设置，并分别平行于所述磁铁的相对两侧。

说明书

技术领域

本发明属于压力传感器领域，特别涉及一种基于霍尔效应的梁式压力传感器。

背景技术

压力传感器是一种用于检测压力大小的单元，其主要原理是将外界作用的力，通过自身的物理变化或位置变化，利用敏感零件如应变片、霍尔器件、压电晶片等把这些非电量的物理变化转换成电信号变化，从而达到对力的测量的目的。

现有压力传感器使用最多的是应变片式压力传感器，其主要通过粘贴在弹性元件上的应变片把受力作用产生的应变转换成电压的变化来达到测量的目的。但是，这种类型的传感器最大的局限是作为敏感元件的应变片安装和更换困难，且传感器的性能很大程度上受应变片粘贴质量的影响。这样使得测量精度受限，容易受外界干扰且无法调整。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于霍尔效应的梁式压力传感器，通过将压力传感器收到的压力变化转化为磁场的变化，并基于霍尔效应的原理将磁场的变化转换为电压信号的变化，得到承载的物体的重量，由此实现一种非接触性的测量，从而提高测量精度，并大大提高了传感器的可调节性和可控性，具有生产成本低、性能可靠、测量可控和使用方便等有益效果。

为解决上述问题，本发明提供了一种基于霍尔效应的梁式压力传感器，其包括承载基体、磁铁和两霍尔器件；

所述承载基体中部挖空形成底座、位于底座顶部的负载梁、以及位于底座和负载梁之间并与外界贯通的压力测量槽；所述负载梁底面中部往底座方向延伸，并于压力测量槽中形成一磁铁安装座；

所述磁铁安装于所述磁铁安装座；

所述两霍尔器件安装于所述压力测量槽，并分别位于所述磁铁的相对两侧。

本发明基于霍尔效应的梁式压力传感器还包括分别用于调节所述两霍尔器件的位置的两位置调节机构、以及用于分别安装所述两霍尔器件的两安装机构；所述两位置调节机构分别安装于所述两安装机构，且每一位置调节机构均包括用于沿所述承载基体长度方向调节霍尔器件的位置的第一向位调节部件、和/或用于沿所述承载基体宽度方向调节霍尔器件的位置的第二向位调节部件、和/或用于沿所述承载基体高度方向调节霍尔器件的位置的第三向位调节部件。通过增设的位置调节机构，实现对霍尔器件的位置的调整，从而进一步提高本发明的压力传感器的可调性和测量性能的可控性。

每一安装机构包括一由所述压力测量槽槽内一侧沿承载基体长度方向往磁铁安装座延伸形成的安装靠板、一设置于所述磁铁安装座和所述安装靠板之间的滑块、一压脚板和两侧板；以及每一霍尔器件顶部设有引脚；

所述压脚板通过第一向位调节部件安装于所述滑块的顶部；

所述引脚夹置于所述压脚板和所述滑块之间，且霍尔器件通过所述引脚吊设于滑块和磁铁安装座之间；通过第一向位调节部件调节所述引脚被夹置的长度方向的位置，实现对霍尔器件于承载基体长度方向上的位置调节；

所述两侧板分别安装于所述安装靠板和所述滑块的相对两外侧，且其分别通过一第二向位调节部件与所述滑块连接；通过第二向位调节部件带动所述滑块于承载基体宽度方向上移动，实现对霍尔器件于承载基体宽度方向上的位置调节；

所述第三向位调节部件贯穿所述压力测量槽槽底与所述滑块底部连接；通过第三向位调节部件带动所述滑块于承载基体高度方向上移动，实现对霍尔器件于承载基体高度方向上的位置调节。

由此本发明通过承载基体、磁铁和霍尔器件将压力传感器收到的压力变化转化为磁场的变化，并基于霍尔效应的原理将磁场的变化转换为电压信号的变化，得到承载的物体的重量，由此实现一种非接触性的测量，避免应变式压力传感器的贴片质量影响测量精度和难以更换的问题，从而提高测量精度，并大大提高传感器的可调节性和可控性，具有生产成本低、性能可靠、测量可控和使用方便等有益效果。

通过对安装机构的结构的设计，有利于简化本发明压力传感器的结构构造，同时也保证了位置调节机构安装的稳固和平衡性，有利于进一步提高本发明压力传感器的测量精度。

作为本发明的进一步改进，所述第一向位调节部件包括至少一第一向位调节螺钉；所述第一向位调节螺钉与所述滑块螺纹连接，且其贯穿所述压脚板并使压脚板抵压所述引脚。通过第一向位调节部件的结构，进一步简化了本发明压力传感器的结构，降低生产成本和进一步提高易操作性。

作为本发明的进一步改进，所述第二向位调节部件包括至少一第二向位调节螺钉；所述第二向位调节螺钉与所述侧板螺纹连接，且其贯穿所述侧板并与所述滑块抵接。通过第二向位调节部件的结构，进一步简化了本发明压力传感器的结构，降低生产成本和进一步提高易操作性。

作为本发明的进一步改进，所述第三向位调节部件包括至少一第三向位调节螺钉；所述第三向位调节螺钉与所述压力测量槽槽底螺纹连接，且其贯穿所述压力测量槽槽底并顶住所述滑块底部。通过第三向位调节部件的结构，进一步简化了本发明压力传感器的结构，降低生产成本和进一步提高易操作性。

作为本发明的进一步改进，每一位置调节机构还包括一用于避免滑块在承载基体长度方向上移动的限位板；限位板设置于其调节机构所在的安装机构的滑块和所述磁铁安装座之间，并与所述安装靠板形成一用于容纳滑块的限位空间；及霍尔器件通过引脚吊设于限位板和磁铁安装座之间。通过限位板，有利于避免滑块被调节位置的过程中往承载基体的长度方向移动产生偏差而影响测量精度。

作为本发明的进一步改进，基于霍尔效应的梁式压力传感器还包括过载保护机构；所述过载保护机构设置于所述磁铁安装座的正下方，以限定因负载梁承受负载后引起磁铁安装座下移的位移。通过过载保护机构的限制，有利于对因负载梁承受负载而引起磁铁安装座向下移动的位移大小进行限制，也即限制磁铁最大下移的位移，从而达到对负载梁的最大负载承载能力大小的控制，以实现对本发明的压力传感器的量程的控制。

作为本发明的进一步改进，所述负载梁的顶面中部设有一托盘安装座，用于承载被测负载。通过托盘安装座，对被测负载进行承载，有利于将受力集中在负载梁的中部，而带动磁铁安装座下移，进一步提高测量的精度。

作为本发明的进一步改进，所述两霍尔器件相互平行设置，并分别平行于所述磁铁的相对两侧。通过此处设置，方便将两霍尔器件的输出电路串联，其输出灵敏度可提高一倍，并改善了输入与输出的线性特性，有利于更好地对磁铁的磁场变化进行测量，进一步提高测量精度。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1是本发明基于霍尔效应的梁式压力传感器的侧视结构示意图；

图2是本发明基于霍尔效应的梁式压力传感器的承载基体的侧视结构示意图；

图3是图2中的梁式压力传感器进一步改进后的侧视结构示意图；

图4是图3中的梁式压力传感器进一步改进后的立体结构示意图；

图5是图4中的梁式压力传感器进一步改进后的俯视状态下的立体结构示意图；

图6是图5中的梁式压力传感器在仰视状态下的立体结构示意图；

图7是图5中的梁式压力传感器进一步改进后的立体结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，在本实施例中，本发明基于霍尔效应的梁式压力传感器包括承载基体1、磁铁2和两霍尔器件(31和32)。

请参阅图2，具体地，所述承载基体1中部挖空形成底座11、位于底座11顶部的负载梁12、以及位于底座11和负载梁12之间并与外界贯通的压力测量槽13。所述负载梁12底面中部往底座11方向延伸，并于压力测量槽13中形成一磁铁安装座14。

所述磁铁2安装于所述磁铁安装座14。在本实施例中，所述磁铁安装座14的端部设有一槽型块141，所述槽型块141的侧面结构为凹型，且其凹部所在的一侧与所述磁铁安装座14的端部通过螺栓连接固定；所述磁铁2安装于所述槽型块141的凹部内。

所述两霍尔器件(31和32)安装于所述压力测量槽13，并分别位于所述磁铁2的相对两侧。在本实施例中，为了保证测量精度，所述两霍尔器件(31和32)相互平行设置，并分别平行于所述磁铁2的相对两侧。

请参阅图3，为进一步提高本发明的压力传感器的可调性和测量性能的可控性，作为一种更优的技术方案，本发明基于霍尔效应的梁式压力传感器还包括分别用于调节所述两霍尔器件(31和32)的位置的两位置调节机构(41和42)、以及用于分别安装所述两霍尔器件(31和32)的两安装机构(51和52)。所述两位置调节机构(41和42)分别安装于所述两安装机构(51和52)，且每一位置调节机构均包括用于沿所述承载基体1长度方向调节霍尔器件的位置的第一向位调节部件、和/或用于沿所述承载基体1宽度方向调节霍尔器件的位置的第二向位调节部件、和/或用于沿所述承载基体1高度方向调节霍尔器件的位置的第三向位调节部件。

在本实施例中，每一位置调节机构均包括第一向位调节部件4x、第二向位调节部件4y和第三向位调节部件4z。

请继续参阅图3，为简化本发明压力传感器的结构构造，同时也保证了位置调节机构安装的稳固和平衡性，有利于进一步提高本发明压力传感器的测量精度，作为一种优选地技术方案，在本实施例中，每一安装机构采用以下结构：每一安装机构包括安装靠板511、滑块512、压脚板513和两侧板514。所述安装靠板511由所述压力测量槽13槽内一侧沿承载基体1长度方向往磁铁安装座14延伸形成。所述滑块512设置于磁铁安装座14和所述安装靠板511之间。所述压脚板513通过第一向位调节部件4x安装于所述滑块512的顶部。所述两侧板514分别安装于所述安装靠板511和所述滑块512的相对两外侧，且其分别通过一第二向位调节部件4y与所述滑块512连接，通过第二向位调节部件4y带动所述滑块512于承载基体1宽度方向上移动，实现对霍尔器件于承载基体1宽度方向上的位置调节。

并且，为方便霍尔器件在承载基板长度方向上的位移调节，进一步简化结构，优选地，每一霍尔器件的顶部设有硬质的引脚311，在本实施例中，每一霍尔器件的顶部设有三根硬质的引脚。所述引脚311夹置于所述压脚板513和所述滑块512之间，且霍尔器件31通过引脚311吊设于滑块512和磁铁安装座14之间，通过第一向位调节部件4x调节所述引脚311被夹置的长度方向的位置，实现对霍尔器件31于承载基体1长度方向上的位置调节。在本实施例中，每根引脚均由一平行于压力测量槽13位移调节段槽底的位移调节段31a和一与该位移调节段31a垂直的吊挂段31b一体成型形成，所述位移调节段31a和所述吊挂段31b之间的连接处为一弧形导角结构。则在应用过程中，所述引脚311的位移调节段被夹置于所述压脚板513和所述滑块512之间，所述吊挂段31b与霍尔器件31连接并平行于所述磁铁安装座14。

所述第三向位调节部件4z贯穿所述压力测量槽13槽底与所述滑块512底部抵接，通过第三向位调节部件4z带动所述滑块512于承载基体1高度方向上移动，实现对霍尔器件于承载基体1高度方向上的位置调节。

进一步，为简化本发明的压力传感器的结构，在本实施例中，优选地，各个向位调节机构的结构分别如下：

所述第一向位调节部件4x包括至少一第一向位调节螺钉。所述第一向位调节螺钉与所述滑块512螺纹连接，且其贯穿所述压脚板513并使压脚板513抵压所述引脚311。由此，通过旋松第一向位调节螺钉，松开引脚311，即可将引脚311沿承载基体1的长度方向移动，从而改变霍尔器件在承载基体1长度方向上的位置，位置调整完成后，即可重新旋紧第一向位调节螺钉，使所述压脚板513重新压紧所述引脚311，实现对调节完成后的霍尔器件的位置的固定。

在其它变形实施例中，所述第一向位调节螺钉可以替换为螺栓或可与压脚板513进行多级卡合固定的卡柱或具有类似功能的其它结构。

及，所述第二向位调节部件4y包括至少一第二向位调节螺钉。在本实施例中，所述第二向位调节部件4y包括分别设置于所述承载基体1前后两侧的两第二向位调节螺钉。每一第二向位调节螺钉包括一上部螺钉。所述上部螺钉与所述侧板514螺纹连接，且其贯穿所述侧板514并与所述滑块512抵接。由此，通过旋转位于承载基体1前后两侧的第二向位调节螺钉的上部螺钉，使其中一侧的上部螺钉旋紧，另一侧的上部螺钉旋松，也即，使得其中一侧的第二向位调节螺钉的上部螺钉伸入侧板514内侧外的部分的长度变大，另一侧变小，从而顶推滑块512，使滑块512带动霍尔器件往被顶推的方向移动，从而实现了对霍尔器件在承载基体1宽度方向上的位置调节。为了提高安装和调节的可靠性，第二向位调节螺钉还包括下部螺钉，以及所述侧板514的下方开设有一窄形长槽。所述第二向调节螺钉的下部螺钉穿过所述侧板514窄形长槽与所述滑块512螺纹连接。调节过程中，如有需要，可以先松开第二向位调节螺钉的下部螺钉，再对霍尔器件在承载基体1的宽度方向上的位置的调节，调节完成后，可重新旋紧第二向位调节螺钉的下部螺钉。

在其它变形实施例中，所述第二向位调节螺钉可以替换为螺栓或可与侧板514进行多级卡合固定的卡柱或具有类似功能的其它结构。

及，所述第三向位调节部件4z包括至少一第三向位调节螺钉。所述第三向位调节螺钉与所述压力测量槽13槽底螺纹连接，且其贯穿所述压力测量槽13槽底并顶住所述滑块512底部。由此，通过沿旋紧方向旋转第三向位调节螺钉，使第三向位调节螺钉往上运动顶高滑块512；也可通过沿旋松方向旋转第三向位调节螺钉，使第三向位调节螺钉往下运动降低滑块512的承接高度，从而实现对霍尔器件在承载基体1的高度方向上的位置调节。

在其它变形实施例中，所述第三向位调节螺钉可以替换为螺栓或可与侧板514进行多级卡合固定的卡柱或具有类似功能的其它结构。

请参阅图4，为避免滑块512被调节位置的过程中往承载基体1的长度方向移动产生偏差而影响测量精度，作为一种更优的技术方案，每一位置调节机构还包括一用于避免滑块512在承载基体1长度方向上移动的限位板4a。限位板4a设置于其调节机构所在的安装机构的滑块512和所述磁铁安装座14之间，并与所述安装靠板511形成一用于容纳滑块512的限位空间；及霍尔器件通过所述引脚311吊设于限位板4a和磁铁安装座14之间。

进一步，为方便霍尔器件的导线的安装和整理，作为一种更优的技术方案，每一安装机构中的安装靠板均开设有贯穿其顶面和底面的导线孔(a和b)。

优选地，在本实施例中，滑块512刚好被夹置在所述限位板4a和所述安装靠板511之间。

请参阅图5，为对因负载梁12承受负载而引起磁铁安装座14向下移动的位移大小进行限制，也即限制磁铁2最大下移的位移，从而达到对负载梁12的最大负载承载能力大小的控制，以实现对本发明的压力传感器的量程的控制，作为一种更优的技术方案，本发明基于霍尔效应的梁式压力传感器还包括过载保护机构6。所述过载保护机构6设置于所述磁铁安装座14的正下方，以限定因负载梁12承受负载后引起磁铁安装座14下移的位移。

请参阅图6，在本实施例中，所述过载保护机构6由两过载保护螺钉61组成。所述两过载保护螺钉61与所述压力测量槽13的槽底螺纹连接，其均从压力测量槽13的槽底外侧垂直贯穿压力测量槽13的槽底内侧，并位于所述磁铁安装座14正下方，与磁铁安装座14相向设置。通过旋紧两过载保护螺钉61，缩短其与磁铁安装座14之间的距离，从而达到减小本发明的压力传感器的测量量程的目的。通过旋松两过载保护螺钉61，增长其与磁铁安装座14之间的距离，从而达到增大本发明的压力传感器的测量量程的目的。

另外，在其他变形实施例中，所述两过载保护螺钉61还可以替换为螺栓或具有多级卡合结构的卡柱等。

请参阅图7，作为本发明的进一步改进，所述负载梁12的顶面中部设有一托盘安装座121，用于承载被测负载。在本实施例中，所述托盘安装座121为一长方体。

进一步，本发明的压力传感器为关于其中线左右对称的结构。并且，在本实施例中，在电路结构方面，将两霍尔器件31和32的输出电路串联，由此使其输出灵敏度提高一倍，并改善了输入与输出的线性特性。

相对于现有技术，本发明基于霍尔效应的梁式压力传感器通过承载基体、磁铁和霍尔器件将压力传感器收到的压力变化转化为磁场的变化，并基于霍尔效应的原理将磁场的变化转换为电压信号的变化，得到承载的物体的重量，由此实现一种非接触性的测量，从而提高测量精度，并大大提高了传感器的可调节性和可控性，具有生产成本低、性能可靠、测量可控和使用方便等有益效果。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

一种基于霍尔效应的梁式压力传感器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。