[实用新型]恒速旋转式无接触型直线位移传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机械直线位移传感装置，尤其是通过恒速旋转的马达使软铁产生周期性匀速直线位移的运动触发工作在双稳态的D触发器翻转，并以D触发器输出翻转脉冲电压的脉宽T的大小来反映位移量的传感器。

背景技术

目前市场上所使用性价比最高的直线位移传感器电阻尺存在诸多缺陷，电阻尺本质上是一个滑动变阻器，在电阻尺的电阻导轨两端加上恒定的电压，滑块上的电刷在电阻导轨上滑动，并以滑块电刷在电阻导轨中的位置的变化来改变分压比的大小，从而实现来自滑块输出电压大小的变化与滑块电刷在电阻导轨中的位置变化大小的线性变化的关系，最终达到直线位移测量的目的。首先电子尺的电刷必须与电阻导轨表面紧密相贴，并且相贴的紧密程度影响接触电阻大小从而导致输出显示数字跳动，这就存在安装中性度的问题，如果安装中性度不符合要求，这就使得滑块在电阻导轨上滑动过程中电刷与电阻导轨表面紧密程度发生改变，其接触电阻也随之改变，严重影响输出线性度。并且电刷与电阻体表面存在严重摩擦磨损，不但限制直线位移测量速度，而且由于长时间的磨损严重影响其使用寿命。电阻尺在长时间使用过程中，由于老化和密封问题导致内部电刷与电阻导轨表面进入大量的灰尘及其其他杂质也会影响其接触电阻导致测量精确度的问题。

发明内容

为了解决上述电阻尺的不足，本实用新型提供了全新的直线位移传感装置，不但解决了普通电阻尺安装中性度导致其电刷与电阻导轨接触电阻影响输出线性度的问题，更重要的是解决了普通电阻尺的电刷与电阻导轨表面存在严重接触磨损，不但严重影响其使用寿命和限制直线位移测量速度的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：采用两个直径相同的小轮M1和M2，且两小轮处于在同一平面内，M1和M2表面上套有同一条履带，M1和M2的距离保持在L使得履带上下呈现两条直线并保持相互平行，履带上放有一个软铁块（凸起），作用是触发磁电式传感器，M1由一个恒速转动的马达驱动按照逆时针以恒速V转动，小轮M2通过履带在M1的带动下按照相同速度逆时针以恒速V转动，履带上的软铁块保持恒定的速度V沿着履带表面做周期性循环移动，并在上履带上呈现出以恒定速度V在L距离内做周期性匀速直线运动，其移动的速度要远远高于直线位移传感器滑块的移动速度以便于直线位移传感器有足够的响应时间。在上履带的上面有一个滑杆并与上履带保持平行，并且与上履带之间的最大距离保持在软铁块能触发磁电式传感器所能响应的最大距离内。在滑杆的B端固定有一个不可移动磁电式传感器，在其A端有另一个可以在滑杆上左右自由移动的磁电式传感器，作用是充当直线位移传感器的滑块。此滑块（磁电式传感器）在滑杆上左右移动的轨迹与上履带上的软铁块周期性匀速直线移动轨迹保持互相平行。两组磁电式传感器的输出端分别与与之对应的放大/整形电路输入端相连，软铁块在移动过程中触发每组磁电式传感器所感应出的电压由与之对应放大/整形电路的放大整形的作用后变成有一定输出幅度并且呈现规则的脉冲电压后送到或门电路两组输入端，或门的输出端与D触发器的触发端CLK相连，D触发器工作在双稳态状态，并且其Q端输出脉冲电压u0的脉宽宽度T大小为输出位移量参数。或门电路的作用在于软铁块在经过每组磁电式传感器时形成触发电压时其输出端UC都由低电0平转为高电平1并触发D触器发生翻转。假设初始状态时D触发器Q端呈现出低电平0，当小轮M1在马达驱动下并通过履带带动小轮M2同时按照逆时针以相同的恒定速度V转动，履带上的软铁块也以同一种恒定速度V沿整个履带表面周期性运动时到达B端固定不可移动的磁电式传感器下方时并感应出感应电压，此脉冲电压经过放大整形电路处理后变成具有一定幅度的规则触发电压u1送到或门电路输入端UA，或门电路输出端UC由低电0平转为高电平1并触发D触发器翻转，其输出Q端由低电平0转为高电平1并保持不变。随着软铁块继续向左恒速移动，直至移动到滑块（另一个可以在滑杆上左右移动的磁电式传感器）下方时将感应出电压并由另一组放大/整形电路进行放大整形后形成另一个具有一定幅度规则的触发电压u2并送到或门电路的输入端UB，或门电路输出端UC再次由低电平0转为高电平1，此时D触发器再次发生翻转，其Q端由高电平1转为低电平0并保持不变。当直线位移传感器的滑块在滑杆上左右自由移动时，D触发器翻转所形成的脉冲电压的脉宽T与两组磁电式传感器之间的相对距离呈现正比变化，最终将位移量转为脉冲电压脉宽参数T的变化，达到无接触直线位移测量的目的。