一種拉線位移傳感裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種拉線位移傳感裝置，輪轂室內(nèi)布置有能轉(zhuǎn)動的繞線輪轂，繞線輪轂上纏繞有鋼絞線，鋼絞線的自由端穿出輪轂室；繞線輪轂上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的一端穿入彈簧室內(nèi)與一發(fā)條彈簧相連接，轉(zhuǎn)軸的另一端穿入齒輪室內(nèi)，與齒輪室內(nèi)布置的齒輪組相連接，齒輪組上設(shè)置有一用于徑向磁環(huán)的環(huán)形磁鐵，環(huán)形磁鐵能隨齒輪組轉(zhuǎn)動；測量室內(nèi)設(shè)置有電路板，電路板在與環(huán)形磁鐵對應(yīng)處設(shè)置有角度傳感器，用于感應(yīng)環(huán)形磁鐵的轉(zhuǎn)動角度，電路板上設(shè)置有低功耗雙路比較器，低功耗雙路比較器與角度傳感器線路連接。以磁敏傳感芯片作為敏感元件的拉線位移傳感器，在保證測量精的前提下，提高了位移測量的分辨率、靈敏度和工作可靠性，實現(xiàn)了低功耗位移監(jiān)測信號輸出。
【專利說明】一種拉線位移傳感裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種拉線位移傳感裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的拉線位移傳感器一般采用圓柱形電位器作為敏感元件，在測量位移時，將鋼絞線末端固定在測量物體上，鋼絞線另一端固定在繞線輪轂上，圓柱形電位器的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸與繞線輪轂同軸固定，鋼絞線纏繞在繞線輪轂上，由發(fā)條彈簧使鋼絞線保持一定的張力。當(dāng)測量點與傳感器發(fā)生相對位移時，鋼絞線帶動圓柱形電位器的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，圓柱形電位器的阻值變化量反映了位移的量值，阻值的增減表明了位移的方向。但是電位器存在易磨損、分辨率低等缺點，并且由于電位器的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸需要與繞線輪轂同軸轉(zhuǎn)動，而輪轂通過鋼絞線的出口與外部環(huán)境相通，因此電氣結(jié)構(gòu)無法與外部環(huán)境完全隔離，當(dāng)外部環(huán)境存在滲水或濕度較大時會導(dǎo)致電位器的損壞，并對與其連接的測量電路帶來安全隱患。
[0003]隨著技術(shù)的逐步發(fā)展，現(xiàn)有技術(shù)中也出現(xiàn)了一種水下用的拉線位移傳感器，該傳感器的結(jié)構(gòu)是安裝與輪轂同軸固定的磁鐵，并在機(jī)械角度傳感器的轉(zhuǎn)軸上安裝磁鐵，當(dāng)拉線帶動輪轂轉(zhuǎn)動時，通過磁力藕合的方式，帶動處于密封殼體中的機(jī)械式角度傳感器旋轉(zhuǎn)。其可以實現(xiàn)機(jī)械傳動部分與電路部分的隔離，使電路部分工作與密封殼體中，但磁力藕合的帶動方式使傳感器的高頻特性差，并且分辨率、精度、靈敏度都低于電位器式拉線位移傳感器。由于位移與角度之間為周期性函數(shù)關(guān)系，在測量位移時需要頻繁的測量角度來確定位移，防止角度突變而造成較大誤差，容易導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確。
實用新型內(nèi)容
[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供的一種拉線位移傳感裝置，在機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)與電路隔離的條件下，提高測量準(zhǔn)確度。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型方案包括:
[0006]一種拉線位移傳感裝置，其包括殼體，其中，殼體內(nèi)自左至右布置有測量室、齒輪室、輪轂室與彈簧室，輪轂室內(nèi)布置有能轉(zhuǎn)動的繞線輪轂，繞線輪轂上纏繞有鋼絞線，鋼絞線的自由端穿出輪轂室；繞線輪轂上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的一端穿入彈簧室內(nèi)與一發(fā)條彈簧相連接，轉(zhuǎn)軸的另一端穿入齒輪室內(nèi)，與齒輪室內(nèi)布置的齒輪組相連接，齒輪組上設(shè)置有一用于徑向磁環(huán)的環(huán)形磁鐵，環(huán)形磁鐵能隨齒輪組轉(zhuǎn)動；測量室內(nèi)設(shè)置有電路板，電路板在與環(huán)形磁鐵對應(yīng)出設(shè)置有角度傳感器，用于感應(yīng)環(huán)形磁鐵的轉(zhuǎn)動角度，電路板上設(shè)置有低功耗雙路比較器，低功耗雙路比較器與角度傳感器線路連接。
[0007]所述的拉線位移傳感裝置，其中，齒輪組包括轉(zhuǎn)軸齒輪、第一上齒輪、第二上齒輪、第一下齒輪與第二下齒輪，轉(zhuǎn)軸齒輪布置在轉(zhuǎn)軸上，第一上齒輪與第二上齒輪布置在上軸上，第一上齒輪與轉(zhuǎn)軸齒輪相嚙合；第一下齒輪與第二下齒輪布置在下軸上，第二上齒輪與第一下齒輪相嚙合，環(huán)形磁鐵布置在第二下齒輪面向測量室的側(cè)面上。
[0008]所述的拉線位移傳感裝置，其中，電路板通過電纜夾頭與一電纜相連接。
[0009]所述的拉線位移傳感裝置，其中，角度傳感器為MMA253F，MMA253F的X+引腳、X-引腳、Y+引腳、Y-引腳分別與低功耗雙路比較器的對應(yīng)引腳相連接。
[0010]所述的位移傳感裝置，其中，輪轂室與齒輪室之間的轉(zhuǎn)軸穿入處以及輪轂室與彈簧室之間的轉(zhuǎn)軸穿入處均設(shè)置有軸承。
[0011]本實用新型提供的一種拉線傳感裝置，以磁敏傳感芯片作為敏感元件的拉線位移傳感器，使其機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)與電路隔離，使電路部分工作在完全密封的結(jié)構(gòu)中，同時采用齒輪組結(jié)構(gòu)提高位移測量的分辨率，在保證測量精的前提下，提高了位移測量的分辨率、靈敏度和工作可靠性，實現(xiàn)了低功耗位移監(jiān)測信號輸出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型中拉線位移傳感裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0013]本實用新型提供了一種拉線位移傳感裝置，為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本實用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0014]本實用新型提供了一種拉線位移傳感裝置，如圖1所示的，其包括殼體1，其中，殼體I內(nèi)自左至右布置有測量室2、齒輪室3、輪轂室4與彈簧室5，輪轂室4內(nèi)布置有能轉(zhuǎn)動的繞線輪轂6，繞線輪轂6上纏繞有鋼絞線7，鋼絞線7的自由端穿出輪轂室4，從而可以通過拉動鋼絞線7的自由端來帶動繞線輪轂6進(jìn)行轉(zhuǎn)動。繞線輪轂6上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸8，轉(zhuǎn)軸8的一端穿入彈簧室5內(nèi)與一發(fā)條彈簧9相連接，轉(zhuǎn)軸8的另一端穿入齒輪室3內(nèi)，與齒輪室3內(nèi)布置的齒輪組相連接，齒輪組上設(shè)置有一用于徑向磁環(huán)的環(huán)形磁鐵10，環(huán)形磁鐵10能隨齒輪組轉(zhuǎn)動；測量室2內(nèi)設(shè)置有電路板11，電路板11可以通過電路板支架固定在測量室2內(nèi)，電路板11在與環(huán)形磁鐵10對應(yīng)出設(shè)置有角度傳感器12，用于感應(yīng)環(huán)形磁鐵10的轉(zhuǎn)動角度，電路板11上設(shè)置有低功耗雙路比較器13，低功耗雙路比較器13與角度傳感器12線路連接。低功耗雙路比較器13對角度傳感器12獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，然后在將其傳輸至數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行處理，顯然的，關(guān)于數(shù)據(jù)處理不屬于本實用新型重點討論，在此不再贅述。
[0015]在本實用新型的另一較佳實施例中，齒輪組包括轉(zhuǎn)軸齒輪14、第一上齒輪15、第二上齒輪16、第一下齒輪17與第二下齒輪18,轉(zhuǎn)軸齒輪14布置在轉(zhuǎn)軸8上,第一上齒輪15與第二上齒輪16布置在上軸19上,第一上齒輪15與轉(zhuǎn)軸齒輪14相哨合；第一下齒輪17與第二下齒輪18布置在下軸23上，第二上齒輪16與第一下齒輪17相嚙合，環(huán)形磁鐵10布置在第二下齒輪18面向測量室2的側(cè)面上。
[0016]更進(jìn)一步的，電路板11通過電纜夾頭20與一電纜21相連接，電纜21可以采用防水電纜的技術(shù)形式。通過電纜21與數(shù)據(jù)處理中心，比如手持抄表器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、聯(lián)網(wǎng)接口等設(shè)備相連接。并且角度傳感器12可以采用磁敏角度傳感器的技術(shù)手段，比如MMA253F傳感器，MMA253F的X+引腳、X-引腳、Y+引腳、Y-引腳分別與低功耗雙路比較器13的對應(yīng)引腳相連接。
[0017]更進(jìn)一步的,輪轂室4與齒輪室3之間的轉(zhuǎn)軸8穿入處以及輪轂室4與彈簧室5之間的轉(zhuǎn)軸8穿入處均設(shè)置有軸承22，可以使繞線輪轂6轉(zhuǎn)動的更流暢。
[0018]鋼絞線7的一端固定在繞線輪轂6上，發(fā)條彈簧9固定在軸承22內(nèi)的轉(zhuǎn)軸8的一端提供一定的張力，使鋼絞線7處于繃緊狀態(tài)。同時將齒輪組的前端齒輪與轉(zhuǎn)軸8固定連接，在齒輪組的末端齒輪上同軸安裝徑向磁化的環(huán)形磁鐵10，以上作為機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)，而鋼絞線7由出線口引出機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)殼體I。電路板11固定在電路板支架上，電路板11上焊有角度傳感器12，即MMA253F和低功耗雙路比較器13，其中MMA253F的X+、X-引腳分別與低功耗雙路比較器13中一路比較器的正、反相輸入端連接，MMA253F的Y+、Y-引腳分別與低功耗雙路比較器13中另一路比較器的正、反相輸入端連接。將八芯的電纜21焊接到電路板11上，分別連接MMA253F的X+、X_、Y+、Y_，以及低功耗雙路比較器13的兩路信號輸出引腳。在上述結(jié)構(gòu)中MMA253F與徑向磁化的環(huán)形磁鐵10互相平行并保持中心對準(zhǔn)。
[0019]當(dāng)拉線位移發(fā)生變化時，鋼絞線7隨之伸縮使繞線輪轂6轉(zhuǎn)動，由此帶動與轉(zhuǎn)軸8固定的齒輪組的前端齒輪轉(zhuǎn)動，通過齒輪組實現(xiàn)轉(zhuǎn)動角度的放大，最終帶動齒輪組的末端齒輪上安裝的徑向磁化的環(huán)形磁鐵10轉(zhuǎn)動，從而將線位移轉(zhuǎn)化為磁場方向的角度變化。MMA253F測量平行與自身的磁場方向角度，并進(jìn)行信號輸出，根據(jù)繞線輪轂6的半徑、齒輪組的放大倍數(shù)，以及總體的轉(zhuǎn)動角度即可計算出位移量，在保證測量精的前提下，提高了位移測量的分辨率、靈敏度和工作可靠性。同時如果以低功耗雙路比較器13的輸出信號作為外部中斷，結(jié)合MMA253F的輸出特性曲線，就可以省略AD轉(zhuǎn)換計算角度這一過程，實現(xiàn)對當(dāng)前磁場角度位置的模糊判定。有必要時再通過測量MMA253F的輸出信號計算磁場角度，結(jié)合上述磁場角度位置的模糊判定記錄，即可計算出位移值，實現(xiàn)了低功耗位移監(jiān)測信號輸出。
[0020]當(dāng)然，以上說明僅僅為本實用新型的較佳實施例，本實用新型并不限于列舉上述實施例，應(yīng)當(dāng)說明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本實用新型的保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種拉線位移傳感裝置，其包括殼體，其特征在于，殼體內(nèi)自左至右布置有測量室、齒輪室、輪轂室與彈簧室，輪轂室內(nèi)布置有能轉(zhuǎn)動的繞線輪轂，繞線輪轂上纏繞有鋼絞線，鋼絞線的自由端穿出輪轂室；繞線輪轂上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的一端穿入彈簧室內(nèi)與一發(fā)條彈簧相連接，轉(zhuǎn)軸的另一端穿入齒輪室內(nèi)，與齒輪室內(nèi)布置的齒輪組相連接，齒輪組上設(shè)置有一用于徑向磁環(huán)的環(huán)形磁鐵，環(huán)形磁鐵能隨齒輪組轉(zhuǎn)動；測量室內(nèi)設(shè)置有電路板，電路板在與環(huán)形磁鐵對應(yīng)處設(shè)置有角度傳感器，用于感應(yīng)環(huán)形磁鐵的轉(zhuǎn)動角度，電路板上設(shè)置有低功耗雙路比較器，低功耗雙路比較器與角度傳感器線路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉線位移傳感裝置，其特征在于，齒輪組包括轉(zhuǎn)軸齒輪、第一上齒輪、第二上齒輪、第一下齒輪與第二下齒輪，轉(zhuǎn)軸齒輪布置在轉(zhuǎn)軸上，第一上齒輪與第二上齒輪布置在上軸上，第一上齒輪與轉(zhuǎn)軸齒輪相嚙合；第一下齒輪與第二下齒輪布置在下軸上，第二上齒輪與第一下齒輪相嚙合，環(huán)形磁鐵布置在第二下齒輪面向測量室的側(cè)面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉線位移傳感裝置，其特征在于，電路板通過電纜夾頭與一電纜相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉線位移傳感裝置，其特征在于，角度傳感器為MMA253F，MMA253F的X+引腳、X-引腳、Y+引腳、Y-引腳分別與低功耗雙路比較器的對應(yīng)引腳相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉線位移傳感裝置，其特征在于，輪轂室與齒輪室之間的轉(zhuǎn)軸穿入處以及輪轂室與彈簧室之間的轉(zhuǎn)軸穿入處均設(shè)置有軸承。
【文檔編號】G01B7/02GK204007495SQ201420310809
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】王學(xué)水, 呂楊, 咸夫正, 池金波 申請人:山東科技大學(xué), 山東晨暉電子科技有限公司