[实用新型]非接触位移传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电器件中的传感器，一种非接触位移传感器。

背景技术

现有的非接触式位移传感器，是采用漆包线绕制磁感应线圈的传统方法制造，工艺复杂，重复性差，可靠性低，造价高。而接触式位移传感器，作业时零件之间有摩擦，会产生惯性、噪音、漂移，影响精确度，使用时间长了还会磨损零件。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种非接触位移传感器，具有重复性好、生产效率高、可靠性高、造价低、使用寿命长等特点。

非接触位移传感器，外形为圆筒状，壳体内一端安装用于支撑FPC线圈支撑圆筒的前端支撑环和前轴套，另一端安装有定位轴套、PCB电路板和后盖，滑动杆安置在两端轴套之间，可以轴向运动，在滑动杆上同心固定有空心圆柱状的金属导体块，在FPC线圈支撑圆筒的内表面粘接有两个印刷电感FPC线圈，FPC线圈和导体块之间有约1mm的间隙，信号线焊接在电路板上并通过后盖上面的小孔引出；传感器电路对称设置产生高频电磁磁场。

该传感器与传统的接触式位移传感器不同，它的滑动杆由精密轴套支撑，仅存在滑动杆与精密轴套的摩擦，与传感器主体的其他部分不产生滑动磨损，因此摩擦力小、使用寿命大大延长，漂移也低于传统位移传感器，同时不存在滑动噪音，具有重复性好、生产效率高、可靠性高、造价低等特点。由于惯性小、动作灵活，对被测对象的影响小，可以应用在高速运动的场合。它的分辨力仅由位移量决定，故分辨力极高。由于采用FPC工艺，使得该传感器生产成本大大降低，销售价格是目前市场同类产品的50％。以上特点使得这种非接触式位移传感器得以广泛应用于机床、测试装置、机器人、医疗设备等领域。

附图说明

图1是本设计传感器结构示意图；

图2是本设计传感器电路示意图；

具体实施方式

非接触位移传感器采用高频电磁线圈原理设计，所用高频电磁线圈-印刷电感FPC线圈采用薄膜柔性线路板制造工艺加工而成，传感器外形为圆筒状，见图1：其特征在于结构是壳体3内一端安装定位前轴套1和前端支撑环2，另一端安装有后轴套8、PCB电路板10和后盖9，FPC线圈支撑圆筒4由前端支撑环2和后轴套8支撑，在FPC线圈支撑圆筒4的内表面粘接有两个卷成圆筒形的FPC线圈，线圈信号线11焊接在电路板上并通过后盖9上面的小孔引出；滑动杆7轴向置于前轴套1和后轴套8之间，可以轴向水平运动，空心圆柱状的金属导体6同心固定在滑动杆7的一侧上，FPC线圈5和导体块6之间有约1mm的间隙。

电路包括以下元器件：

三极管TR1＝2SC4944，TR2＝HN1C01

电阻：R1＝1K，R2＝100，R6＝R7＝R8＝R9＝10K

电容：C1＝C2＝0.1uF，C7＝100pF

印刷电感线圈：L1，L2

本设计传感器的电路说明见图2：感应线圈L1与L2相串联，中间接点与电源相连，另两端与电容C7并联后，一端与三极管TR1A、TR2A的集电极相连，另一端与三极管TR1B、TR2B的集电极相连。其中，三极管TR1A的基极与TR2A的发射极相连，三极管TR1B的基极与TR2B的发射极相连。三极管TR1A与TR1B的发射极相连后，连接R1、R2到地。同时，三极管TR2A与TR2B的集电极，分别与电容C1、C2相连，C1、C2的另一端分别连接到三极管TR2B、TR2A的基极，实现反馈。电阻R7一端与电源连接，一端与R6串联后接地，R7、R6的连接点同时与三极管TR2A的基极连接，为三极管TR2A提供工作电位Vb1。R9、R8以同样的连接方式，为三极管TR3提供工作电位Vb2。三极管TR2A与TR2B的集电极电位Vc1和Vc2作为此电路的输出信号，送放大器进行放大处理。

本设计传感的技术参数：

精度0.5％FS7.          输出负载阻抗大于10KΩ

电源电压5V DC±10％8.  中点漂移＜±0.5％FS

工作电流＜4mA          输出电压 大约输入电压的10％～90％

机械行程大约24mm       有效电气行程20mm

温度漂移＜±2.5％FS    工作温度-40℃～105℃

存储温度-40℃～105℃   摩擦力＜0.1N

防护等级IP40

工作时，FPC线圈在电路的驱动下，形成平衡的高频振荡，在两组线圈中就会产生平衡的高频电磁场。当滑动杆在轴套的支撑下轴向滑动，带动固定于其上的导体块在线圈产生的电磁场中往复运动时，两个电磁场的平衡受到破坏，从而产生一个误差电压信号，该信号经过放大以后输出，就成为传感器的输出信号。