gewicht meten op basis van analoge hall techniek

Lineaire gewichtsensor

KlantPHILIPS N.V.
Websitewww.philips.com

Voor PHILIPS ontwierp ik samen met Arjan Hagting en Martin Weggen een gewichtssensor. We waren op zoek naar een goedkope oplossing om kleine gewichten en verschillen te meten en een klassieke loadcell bleek daarvoor te kostbaar. Nu zijn hall sensoren een stuk goedkoper en we ontdekten dat je met een kleine ten opzichte van de sensor bewegende permanente (neodynium) magneet hele mooie repeteerbare resultaten kon boeken.

Het duurde niet lang voor het eerste prototype er stond. Op basis van een simpele drukveer, een klein printplaatje met sensor (analoge output 0-5V). Werkte! Maar wel met haken en ogen. Het bleek dat er toch nog wel een beetje verschil zat in die veertjes. 10% tolerantie. Hadden we een paar sensoren gebouwd, moesten die dus allemaal per stuk worden gecalibreerd. Nou dat was dus niet handig als je keek welk doel we voor ogen hadden: ‘Inbouwen in een in grote series te bouwen apparaat’. Dat kost veel te veel tijd aan de band, tenzij we dat op de een of andere manier met iets anders slims konden combineren. Nu lag er toevallig een boekje over gatscharnieren op mijn bureau en toen kwam ik op het idee om een geintegreerd kunststof frame te maken met ‘ingebouwde’ veren. Op zich wel slim hoewel kunststof nog wel eens een stukje wil kruipen. We vonden de gedachte zo interessant dat we toch maar gewoon even een blokje hebben laten CNC frezen. Nou en dat werkte niet eens onaardig. Een van de redenen waarom we dit deden was dat de overgang tussen ‘rigide’ frame en parallele bladveren heel nauwkeurig en spelingsvrij was uitgevoerd. Het was immers een enkel deel. Maar ja, na een tijdje onder belasting te hebben gestaan gaf onze weegschaal steeds een toename van het gewicht aan. Kortstondige belastingen waren echter wel prima te doen. Dus ja, we moesten echte betrouwbare veren hebben.

Echte bladveren uit serieus materiaal. Verenstaal. Maar ja dan wel het liefst perfect opgehangen, want een klein beetje speling in de ophanging zorgt al voor ongecontroleerde vervorming en dus een beinvloeding van de meetwaarde. Daarom ontwierp ik een overspuitbare of inmould oplossing, welke je ook nog eens prima zou kunen automatiseren door twee rollen geschakelde bladveren parallel door een kunststof spuitgietmatrijs te laten lopen. Zo ontstond een soort van rits, die je alleen nog maar in stukken hoefde te breken. Ondertussen waren we inmiddels ook over gegegaan van de toepassing van een magneet naar twee. Als je namelijk twee magneten op een, afhankelijk van de magneetsterkte, onderlinge afstand plaast en dan ook nog eens met de polen tegenover elkaar (zuid tegen zuid of andersom), dan vertoont het uitgangssignaal van de sensor (in Volt) lineair gedrag t.o.v. de beweging van het stel magneten.Van dit ontwerp hebben we uiteindelijk een heel stel prototypes gemaakt op basis van SLA onderdelen, geleverd door SKM rapid prototyping.