專利名稱：拉線式光電位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量物體位移的傳感器，具體的說是一種拉線式光電位移傳感器。
技術(shù)背景目前，現(xiàn)有的位移傳感器有機(jī)械式、電阻式、電容式和電感式等，這類傳感器往往存在著讀數(shù)不直觀，不利于自動(dòng)控制，模擬信號(hào)輸出等不足。尤其是量程一般較小，否則因體積過大而安裝不便，所以在應(yīng)用上受限制。
實(shí)用新型的內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有位移傳感器的種種弊端，本實(shí)用新型提出了一種拉線式位移傳感器，它采用光電斷續(xù)器件為傳感信號(hào)源，CMOS數(shù)字集成元件為識(shí)別、齒輪間隙誤差修正、控制、可逆計(jì)數(shù)、數(shù)碼顯示及數(shù)字信號(hào)輸出電路。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種拉線式光電位移傳感器，包括拉線、拉線盤、盤簧、棘輪、齒輪組、切換輪、光電斷續(xù)器、機(jī)殼和底座，其特征在于機(jī)殼固定在底座上，纏繞有拉線的拉線盤、盤簧及齒輪組的主動(dòng)齒輪共軸放置在機(jī)殼內(nèi)，其主軸兩端活動(dòng)置于機(jī)殼相對(duì)的壁上；齒輪組的五個(gè)從動(dòng)齒輪分別由大至小相互嚙合放置在機(jī)殼內(nèi)，與主動(dòng)齒輪相嚙合的棘輪為齒輪組的最大從動(dòng)齒輪，由五個(gè)夾角為72度的葉片構(gòu)成的切換輪為最小的從動(dòng)齒輪，兩個(gè)光電斷續(xù)器的發(fā)射極與接收極分別置于切換輪面的兩側(cè)，發(fā)射極與接收極之間的光線穿過并垂直于切換輪面，兩個(gè)光電斷續(xù)器相互夾角為54度。
所述的拉線式光電位移傳感器，其特征在于所述的光電斷續(xù)器為槽型光電斷續(xù)器，其槽型口與切換輪面相切。
所述的拉線式光電位移傳感器，其特征在于所述的拉線盤直徑為50mm，所述的拉線直徑為0.3mm，拉線盤對(duì)應(yīng)的機(jī)殼位置開有拉線孔。
所述的拉線式光電位移傳感器，其特征在于所述的切換輪的葉片為黑色不透光材料。
本實(shí)用新型的原理由直徑為0.3毫米的不銹鋼絲為拉線，它一頭掛在被測(cè)物體上，另一頭盤在傳感器的拉線盤上。當(dāng)被測(cè)物體產(chǎn)生位移拉動(dòng)鋼絲時(shí)，拉線盤將作相應(yīng)的正反方向旋轉(zhuǎn)。為了讓鋼絲繃緊使位移傳動(dòng)不失真，與拉線盤同軸設(shè)置有一定剛度的盤簧。為了防止拉線拉動(dòng)過猛，采用棘輪自動(dòng)打滑裝置來保護(hù)齒輪組不遭損壞。當(dāng)拉線盤轉(zhuǎn)動(dòng)一周，由齒輪組變速，將切換輪轉(zhuǎn)動(dòng)萬轉(zhuǎn)以上，這樣測(cè)出的位移量被放大，不但工作可靠，而且大大提高了量測(cè)精度和分辨率。又直徑約為50毫米拉線盤上能纏數(shù)圈鋼絲，所以位移量程能達(dá)1米以上。切換輪的葉片為黑色不透光材料，用以切換兩個(gè)槽型光電斷續(xù)器的光線。當(dāng)黑色的葉片轉(zhuǎn)到光電斷續(xù)器槽內(nèi)，遮住了光線，光敏三極管則處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)切換輪葉片轉(zhuǎn)出槽外，則紅外被光敏三極管接受并使其導(dǎo)通。將兩個(gè)光電斷續(xù)器安裝在切換輪的相應(yīng)位置，這樣就可把正反向轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換成可逆的數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)經(jīng)過位移顯示器處理后，顯示出位移的數(shù)據(jù)及方向。
本實(shí)用新型的效果本實(shí)用新型的精度高、量程大、線性度和穩(wěn)定性好、環(huán)境要求低、體積小、重量輕。本實(shí)用新型適用于土木建筑、機(jī)械加工、設(shè)備安裝、國(guó)防科技、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域；尤其是與計(jì)算機(jī)聯(lián)接，能大大提高自動(dòng)控制的能力。


圖1本實(shí)用新型的內(nèi)部俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2本實(shí)用新型的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3本實(shí)用新型的內(nèi)部局部剖視圖。
圖4本實(shí)用新型的拉線盤的正視圖。
圖5本實(shí)用新型的拉線盤的俯視圖。
圖6本實(shí)用新型的切換輪的俯視圖。
圖7本實(shí)用新型的切換輪的側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1~7。一種拉線式光電位移傳感器，包括拉線1、拉線盤3、盤簧5、棘輪10、齒輪組6、切換輪7、槽型光電斷續(xù)器8、機(jī)殼11和底座12，機(jī)殼11固定在底座12上，纏繞有拉線1的拉線盤3、盤簧5及齒輪組6的主動(dòng)齒輪9共軸放置在機(jī)殼11內(nèi)，其主軸4兩端活動(dòng)置于機(jī)殼11相對(duì)的壁上；齒輪組6的五個(gè)從動(dòng)齒輪分別由大至小相互嚙合放置在機(jī)殼內(nèi)，與主動(dòng)齒輪9相嚙合的棘輪10為齒輪組6的最大從動(dòng)齒輪，由五個(gè)夾角為72度的葉片構(gòu)成的切換輪7為最小的從動(dòng)齒輪，兩組槽型光電斷續(xù)器8的槽型口與切換輪7的輪面相切，兩組槽型光電斷續(xù)器8的相互距離大于等于切換輪7葉片遠(yuǎn)端的葉面寬度。
拉線盤3直徑為50mm，拉線1直徑為0.3mm，拉線盤3對(duì)應(yīng)的機(jī)殼11位置開有拉線孔2。切換輪7的葉片為黑色不透光材料。
拉線頭1是與被測(cè)物體上的掛鉤連接，以傳遞被測(cè)物體間的位移。拉線盤3的作用是盤繞拉線鋼絲。將拉線鋼絲傳遞的正反位移，經(jīng)一定直徑的拉線盤帶動(dòng)主軸和調(diào)整傳感換算，使顯示與實(shí)際的位移量一致。盤簧5的作用是為了位移傳動(dòng)不失真，而繃緊拉線鋼絲。經(jīng)齒輪組6的變速將切換輪轉(zhuǎn)動(dòng)萬轉(zhuǎn)以上，達(dá)到放大位移量和提高分辨率及精度。由黑色不透光的五片葉片組成的切換輪7，作用是切換兩個(gè)槽型光電斷續(xù)器8的光線。槽型光電斷續(xù)器8按一定夾角安裝，當(dāng)黑色的切換輪葉片轉(zhuǎn)到光電斷續(xù)器槽內(nèi)，遮住了光線，光敏三極管則處于截至狀態(tài)；當(dāng)葉片轉(zhuǎn)出槽外，則紅外光被光敏把三極管接受并使其導(dǎo)通，這樣將正反向轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為可逆的數(shù)字信號(hào)。棘輪10是自動(dòng)打滑裝置，來保護(hù)齒輪組不遭損壞。
拉線式光電位移傳感器的具體使用1)、將傳感器用螺栓固定在相對(duì)不產(chǎn)生位移的構(gòu)件上，其拉線與被測(cè)物體位移方向盡可能一致，且在同一軸線上。2)、在被測(cè)物體上安裝或粘貼掛鉤，以便于與傳感器拉線連接。
3)、手捏拉線接頭輕輕地從傳感器拉線孔中拉出鋼絲，掛在被測(cè)物體的掛鉤上。當(dāng)拉出的鋼絲出現(xiàn)紅色條紋時(shí)為極限，不能再拉出。否則，位移的測(cè)量將產(chǎn)生誤差或損壞傳感器。如果拉出的鋼絲不夠長(zhǎng)，可外加連接鋼絲連接。
4)、根據(jù)被測(cè)物體估計(jì)的正反位移量來確定從傳感器拉出的拉線長(zhǎng)度，以確保其位移量在傳感器的量程范圍內(nèi)。若被測(cè)物體只正向增加位移，將傳感器的拉線接頭先拉出2cm左右，再與被測(cè)物體的掛鉤連接。隨著正向位移量的增加拉線會(huì)不斷拉出，這樣最大的量程為0-2000mm；若被測(cè)物體只反向增加位移，將傳感器的拉線接頭拉出2000mm與被測(cè)物體的掛鉤連接。隨著反向位移量的增加，拉線會(huì)不斷回縮，這樣最大量程為0-2000mm；若被測(cè)物體的正反位移量及位移方向先后次序未知或多變，可將拉線接頭拉出1050mm，這樣確保其量程為-1000-1000mm。從上所知，用戶可按估計(jì)的位移量和位移方向先后次序，可任意自選拉線接頭拉出的長(zhǎng)度，以達(dá)到最佳的測(cè)量效果。
拉線式光電位移傳感器的性能1、量程0-2000mm或-1000-1000mm2、分辨率0.01mm3、精度正負(fù)0.03mm4、測(cè)量速度Vmax＝20.0mm/s5、輸出數(shù)字信號(hào)6、工作溫度-10-60攝氏度7、連接方式鋼絲懸掛8、電源正12v(開關(guān)電源)9、尺寸直徑60×45mm10、重量110g。
權(quán)利要求1.一種拉線式光電位移傳感器，包括拉線、拉線盤、盤簧、棘輪、齒輪組、切換輪、光電斷續(xù)器、機(jī)殼和底座，其特征在于機(jī)殼固定在底座上，纏繞有拉線的拉線盤、盤簧及齒輪組的主動(dòng)齒輪共軸放置在機(jī)殼內(nèi)，其主軸兩端活動(dòng)置于機(jī)殼相對(duì)的壁上；齒輪組的五個(gè)從動(dòng)齒輪分別由大至小相互嚙合放置在機(jī)殼內(nèi)，與主動(dòng)齒輪相嚙合的棘輪為齒輪組的最大從動(dòng)齒輪，由五個(gè)夾角為72度的葉片構(gòu)成的切換輪為最小的從動(dòng)齒輪，兩個(gè)光電斷續(xù)器的發(fā)射極與接收極分別置于切換輪面的兩側(cè)，發(fā)射極與接收極之間的光線穿過并垂直于切換輪面，兩個(gè)光電斷續(xù)器相互夾角為54度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉線式光電位移傳感器，其特征在于所述的光電斷續(xù)器為槽型光電斷續(xù)器，其槽型口與切換輪面相切。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉線式光電位移傳感器，其特征在于所述的拉線盤直徑為50mm，所述的拉線直徑為0.3mm，拉線盤對(duì)應(yīng)的機(jī)殼位置開有拉線孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉線式光電位移傳感器，其特征在于所述的切換輪的葉片為黑色不透光材料。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種拉線式光電位移傳感器，包括拉線、拉線盤、盤簧、棘輪、齒輪組、切換輪、槽型光電斷續(xù)器、機(jī)殼和底座，采用光電斷續(xù)器件為傳感信號(hào)源，滿足了土木建筑、機(jī)械加工、設(shè)備安裝、自動(dòng)控制、國(guó)防科技和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域應(yīng)用的需求。
文檔編號(hào)G01D5/26GK2789724SQ20052007086
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月13日
發(fā)明者汪哲蓀 申請(qǐng)人:汪哲蓀