智慧城市让生活更美好!
物联网  >   传感器  >  正文

小尺寸的六分量力传感器元件设计

  机械式的力传感器做大和做小同样都具有挑战。最小的六分量能做到多少?根据目前的应变计尺寸和加工粘贴工艺,直径为10mm左右是可以实现的,不过具有相当的难度。难度不仅体现在加工方面,而且也与应变计尺寸和粘贴工艺有关。

  

 

  如果直径为12mm,各分量力为5kg,力矩为0.15Kg.m,那么在结构上可以实现六分量么?在研制过程中有什么难度?

  

 

  一般的,机械设计与加工对于力传感器这种承载部件要特别小心,不得出现较大的应力集中。根据工况,许用应力也必须小于某个值以确保安全。应变计最小面积差不多为1mm*2mm。这样贴片面积应该至少大于这个面积,还需要考虑粘贴端子所占的面积。这就决定了力传感器尤其是六分量的不可能做得特别小。

  

 

  然而通过合理设计优化,仍然可以将这种多分量传感器直径降低到12mm以下。如果没有轴向力,直径甚至可以降低至3mm。考虑到上述的研制难点,满足设计要求的初步测量方案可以是一种杆式六分量传感元件。

  

 

  基本尺寸为:直径12mm,元件长度(不包括接口尺寸)70mm。基于这个尺寸,弯曲元件有足够的空间用来布置应变计。轴向力分量也刚好可以利用中部简单的“I”型梁进行测量。

  

 

  有限元分析总是可以帮助我们提前预测传感器的性能。

  

 

  由于已经有很多文章对分析过程进行了讨论(详见文末相关阅读)。在这里不详细讨论分析过程,仅展示部分分析结果。先来一张所有载荷下的变形图。

  

 

  接下来看看平均应力,最大为401MPa。用一般的合金钢也可以满足许用应力的要求。

  

 

  分别提取各分量的应变,可以粗略计算出灵敏度。当然灵敏度还可以提高和进一步优化,这需要知道更多的设计需求信息。通过初步设计可以看出,这种小直径的六分量力传感器在技术上是可行的。

  

上一篇:norTARGE轮胎压力传感器简介

下一篇:看颜色分故障,汽车氧传感器中毒什么鬼?