一種用于應(yīng)變儀的柔性電路接口的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 示例性實施例總體涉及一種稱重設(shè)備，并且更具體地涉及一種結(jié)合采用應(yīng)變儀的 稱重設(shè)備使用的柔性接口。
【背景技術(shù)】
[0002] 應(yīng)變儀是大家熟知的一種裝置，可以用來測量施加在物體上的應(yīng)變，特別是，例如 應(yīng)變儀可以附連到秤平臺的受壓部分來確定施加到對應(yīng)部分的力或應(yīng)變的量。測出的力或 應(yīng)變之后能被用來確定秤平臺上的負(fù)載的重量。
[0003] 電子換能器，也稱為負(fù)載傳感器，利用四個或者更多個電線連接在一起的應(yīng)變儀 工作以建立一個惠斯通電橋電路。負(fù)載傳感器已經(jīng)變成一種相對普遍的完成商業(yè)稱重的方 式。負(fù)載傳感器將與作用力相關(guān)的機械運動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘枴Ｒ虼?，?fù)載傳感器特別容易 受環(huán)境條件影響，所述環(huán)境條件可能會影響負(fù)載傳感器的準(zhǔn)確性?？赡苡龅?jīng)_擊或振動的 戶外環(huán)境或其他環(huán)境中會給涉及提供準(zhǔn)確結(jié)果的負(fù)載傳感器帶來富有挑戰(zhàn)性的環(huán)境。因 此，持續(xù)的和常常昂貴的維護(hù)程序和/或附加組件的使用已被需要來試圖確保采用這些負(fù) 載傳感器的計重秤持久的準(zhǔn)確性。
[0004] 研發(fā)了稱重棒（We i gh-Bar? )來克服傳統(tǒng)負(fù)載傳感器的某些敏感度，包括側(cè)向 負(fù)載、末端負(fù)載、扭轉(zhuǎn)負(fù)載、沖擊負(fù)載以及振動負(fù)載。這是通過大懸臂負(fù)載元件以及在惠斯 通電橋內(nèi)以不同的模式配置應(yīng)變儀的組合完成的，與傳統(tǒng)負(fù)載傳感器使用的最大信號模式 相反。除了負(fù)載傳感器主體尺寸、方向以及惠斯通電橋配置，稱重棒（Wei gh-Bar? )和負(fù) 載傳感器從制造角度來看是非常相似的。
[0005] -般來說，負(fù)載傳感器的應(yīng)變儀（或電子傳感器）位于負(fù)載傳感器主體的外表面 上?？刹捎煤唵蔚墓扪b密封與負(fù)載傳感器相對堅固的設(shè)計一起避免負(fù)載傳感器常見使用的 復(fù)雜真空類型氣密密封的使用。負(fù)載傳感器本身（例如配置為稱重棒（We i gh-Ba r? )時） 可以被設(shè)置為具有沿負(fù)載傳感器外表面配置的兩對電子傳感器（比如頂部對和底部對）的 鋼結(jié)構(gòu)。負(fù)載傳感器可以定位成懸臂式結(jié)構(gòu)，一端固定，另一端不受支撐。當(dāng)力作用在非支 撐端時，沿負(fù)載傳感器長度產(chǎn)生應(yīng)變。電子傳感器（或應(yīng)變儀）的頂部對和底部對分別測量 在它們沿傳感器的各自位置上的應(yīng)變。傳感器對的每個相應(yīng)位置表現(xiàn)出各自對應(yīng)的彎矩。 通過比較相應(yīng)的應(yīng)變測量值，可以精確地確定負(fù)載傳感器上的負(fù)載重量，同時與末端負(fù)載、 側(cè)面負(fù)載以及扭轉(zhuǎn)效應(yīng)有關(guān)的不良影響可以降低到最小或被消除。
[0006] 盡管以上述方式使用稱重棒（We i gh-Ba r? )以及采用應(yīng)變儀的負(fù)載傳感器是常 見的，但也許仍然需要改善這類稱重榨（Wei gh-Bar? )和負(fù)載傳感器的設(shè)計和性能。
[0007] 一些實施例的簡述
[0008] -些示例性的實施例可以提供柔性電路接口，用于提供負(fù)載傳感器的各個應(yīng)變儀 之間的可操作連接。使用柔性電路接口可使得用于互相連接應(yīng)變儀的接線的使用被省去。
[0009] 在一個示例性的實施例中，可以提供負(fù)載傳感器。所述負(fù)載傳感器可以包括一根 棒，所述棒具有支撐端、非支撐端以及配置在支撐端和非支撐端之間的傳感器保持部分。所 述負(fù)載傳感器可以進(jìn)一步包括多個電子傳感器，所述多個電子傳感器包括沿傳感器保持部 分配置的第一對應(yīng)變儀和第二對應(yīng)變儀。所述負(fù)載傳感器可以進(jìn)一步包括直接連接電子傳 感器的接口部件，所述電子傳感器用于響應(yīng)對非支撐端的負(fù)載作用來計算重量。在一些情 況中，所述接口部件可以包括柔性電路。
[0010] -些示例性實施例可以改進(jìn)采用示例性實施例的負(fù)載傳感器的性能和可靠性。一 些示例性實施例也可以減少生產(chǎn)所述負(fù)載傳感器的成本。
【附圖說明】
[0011] 已經(jīng)如此概括地描述了本發(fā)明，現(xiàn)參照附圖，這些附圖不一定是按比例繪制的，并 且其中：
[0012] 圖1示出了根據(jù)示例性實施例的負(fù)載傳感器的概念圖；
[0013] 圖2是根據(jù)示例性實施例可結(jié)合負(fù)載傳感器使用的接口部件的平面圖；
[0014] 圖3示出了示例性實施例中可結(jié)合負(fù)載傳感器使用的應(yīng)變儀；
[0015] 圖4示出了根據(jù)示例性實施例的接口部件的襯墊部分的更詳細(xì)視圖；
[0016] 圖5示出了根據(jù)示例性實施例與圖3的應(yīng)變儀的輸出端子對齊和可操作地連接的 襯墊部分。
[0017] 具體說明
[0018] 現(xiàn)根據(jù)附圖在下文中對一些示例性實施例將進(jìn)行更完整的描述，在附圖中示出了 一些但不是所有的實施例。事實上，在此描述和圖示的示例不應(yīng)該被解讀為對本公開的范 圍、適用性或結(jié)構(gòu)的限制。相反，這些示例性實施例被提供以使得本公開將會滿足適用的法 律要求。自始至終同樣的附圖標(biāo)記指的是同樣的元素。此外，正如在此使用的，術(shù)語"或" 將被理解為每當(dāng)其一個或多個運算對象為真，其結(jié)果就為真的邏輯運算符。正如在此使用 的，可操作的連接應(yīng)該被理解為涉及直接或間接的連接，在任一情況下，使可操作地彼此連 接的元件能夠功能性的互連。
[0019] -些示例性實施例可以提高比如稱重棒（Weigh Bar? )的負(fù)載傳感器的性能和/ 或減少它的成本。特別地，可提供所述負(fù)載傳感器而無需包括在負(fù)載傳感器的電子傳感器 或應(yīng)變儀之間運轉(zhuǎn)的任何物理電線。相反，柔性電路可以被采用作為應(yīng)變儀接口部件來直 接連接應(yīng)變儀。所述接口部件可以連接所述應(yīng)變儀并也可補足用于允許負(fù)載傳感器進(jìn)行重 量測量操作的惠斯通電橋電路。所述接口部件也可以為負(fù)載傳感器的主電纜或其他連接器 提供接口。
[0020] 圖1示出了根據(jù)示例性實施例的負(fù)載傳感器的概念圖。負(fù)載傳感器100,可以體現(xiàn) 為一個棒、桿或可以以懸臂式的形式被支撐的其他結(jié)構(gòu)，該負(fù)載傳感器1〇〇可以包括支撐 端110和非支撐端120。所述負(fù)載傳感器100也可以包括上面配置了多個電子傳感器的傳 感器保持部分130。所述支撐端110、非支撐端120以及傳感器保持部分130可以各自大體 為圓柱形不銹鋼桿或這類連桿的一些部分。在一些情況下，所述桿可以具有在其中形成的 安裝孔或插孔。
[0021] 所述電子傳感器可以是沿傳感器保持部分130的長度成對配置的應(yīng)變儀140。在 一種示例性實施例中，其中的一對可以配置在所述傳感器保持部分130的頂側(cè)上，并且另 一對可以配置在所述傳感器保持部分130的底側(cè)。對于沿所述傳感器保持部分130的長度 的兩個位置中的每一個位置，來自頂部對的一個傳感器可以沿所述傳感器保持部分130的 長度大致位于與來自底部對的對應(yīng)傳感器相等距離的位置，。如上所述，在這些位置的應(yīng)變 測量可以用于確定在負(fù)載傳感器100的非支撐端120處作用負(fù)載的重量。
[0022] 在一些實施例中，傳感器保持部分130可以包括同中心地圍繞傳感器保持部分 130配置的防護(hù)罐封（未示出）。所述防護(hù)罐封可用于保護(hù)應(yīng)變儀140以及設(shè)置于其間的 任何連接接口避免可能的損傷或污染。所述防護(hù)罐封可以使用多層密封工藝密封到傳感器 保持部分130。
[0023] 在一種示例性實施例中，應(yīng)變儀140可以通過形成接口部件150的柔性電路彼此 連接，因此不需要接線來將應(yīng)變儀彼此連接。圖2是根據(jù)示例性實施例的接口部件150的 平面圖。在這點上，圖2展示了根據(jù)示例性實施例的測量組件200。如圖2所示，負(fù)載傳感 器測量組件200可以包括第一應(yīng)變儀210和第二應(yīng)變儀212,所述第一應(yīng)變儀210和第二應(yīng) 變儀212可以結(jié)合以形成第一應(yīng)變儀對。負(fù)載傳感器測量組件200也可以包括第三應(yīng)變儀 220和第四應(yīng)變儀222,所述第三應(yīng)變儀220和第四應(yīng)變儀222可以結(jié)合以形成第二應(yīng)變儀 對。
[0024] 所述第一和第二應(yīng)變儀對（圖1中應(yīng)變儀140的示例）可以如以上根據(jù)圖1所述 那樣配置在棒的相對兩側(cè)上。但是，應(yīng)該能領(lǐng)會的是圖2的平面圖以二維視圖展示了測量 組件200。因此，盡管所述第一和第二應(yīng)變儀在圖2中似乎是布置在一個平面內(nèi)，但應(yīng)該能 領(lǐng)會的是所述一個平面在實踐中實際上是卷繞在棒周圍的。
[0025] 在一個示例性實施例中，接口部件150可以是包含柔性基板的柔性電路，所述柔 性基板可以使用任意適合的粘著材料粘附在棒上。所述柔性基板可以包括大體為非導(dǎo)電材 料的一個或多個層，在所述一個或多個層上可以提供導(dǎo)電跡線230。所述導(dǎo)電跡線230可以 配置在柔性基板的諸層之上或諸層之間以限定用于連接測量組件200各種元件的路徑。
[0026] 在一個示例性實施例中，如圖2所示，接口部件150可以包括配置在導(dǎo)電跡線230 的各個末端的襯墊部分240。所述襯墊部分240可以可操作地連接到第一和第二應(yīng)變儀對 的應(yīng)變儀。導(dǎo)電線路230與應(yīng)變儀在所述襯墊部分240處的直接連接允許應(yīng)變儀的互相連 接而無需使用導(dǎo)線。導(dǎo)電跡線230的其他末端可以終止在電位計250上，所述電位計250 可以配置為靠近主電纜連接器260。所述主電纜連接器260和/或所述電位計250可以促 進(jìn)由于補足惠斯通電橋電路的第一和第二應(yīng)變儀對的應(yīng)變儀的操作和/或與其中可以采 用測量組件200的負(fù)載傳感器的正確運行所需要的其他元件的連接。
[0027] 在一些實施例中，接口部件150可以沿著負(fù)載傳感器的棒取向，從而使得電位計 250和主電纜連接器260配置為與負(fù)載傳感器的棒的中性軸270平行。同時，第一應(yīng)變儀對 可以沿在上面將經(jīng)受最大張力載荷應(yīng)變的負(fù)載傳感器的棒部分（如虛線272所示）配置， 并且第二應(yīng)變儀可以沿在上面將經(jīng)受最大壓力載荷應(yīng)變的負(fù)載傳感器的棒部分（如虛線 274所示）配置。
[0028] 多個轉(zhuǎn)向臂280可以沿導(dǎo)電跡線230的遠(yuǎn)離各個襯墊部分240的延伸段設(shè)置，從 而使得在所述接口部件150配置在負(fù)載傳感器上以供使用時，棒直徑和應(yīng)變儀間隔的各種 變化都能被適應(yīng)。在一種示例性實施例中，所述多個轉(zhuǎn)向臂280可以沿所述多個轉(zhuǎn)向臂的 長度具有至少一個大約90度的轉(zhuǎn)彎。圖2的示例中展示了兩個這樣的90度轉(zhuǎn)彎。通過使 柔性電路以相對于應(yīng)變儀的圖案的軸線成90度的角遠(yuǎn)離應(yīng)變儀地延伸，所述柔性電路快 速遠(yuǎn)離應(yīng)變儀（經(jīng)受最大應(yīng)變的位置）延伸，并且之后轉(zhuǎn)彎大約90度以保持柔性電路材料 的長行程的絕大部分處在較低應(yīng)變區(qū)域。因此，形成接口部件的大部分柔性電路材料被配 置在較為靠近中性軸的位置，在那里可能基本不會遇到應(yīng)變，或至少遇到較少的應(yīng)變。因此 可以通過使負(fù)載傳感器預(yù)計會經(jīng)受最大應(yīng)變的區(qū)域處的材料最小化來降低現(xiàn)場故障的可 能性。
[0029] 圖3展