專利名稱：線位移導(dǎo)電塑料頻率輸出傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種線位移傳感器，尤其涉及一種線位移導(dǎo)電塑料頻率輸出傳感 器。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電塑料除具普通塑料的優(yōu)點(diǎn)外，同時(shí)還擁有類金屬的特性，也是一種能用于傳 感器的新型敏感材料。作為敏感材料，用特殊工藝將DAP(鄰苯二甲酸二稀丙脂)電阻漿料 覆在成型的絕緣基體上，加熱聚合成薄膜變阻滑軌(即電阻體)，繼而制成傳感器。為實(shí)現(xiàn) 測量位移目的而設(shè)計(jì)的傳感器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個(gè)確定函數(shù)關(guān)系。位 移傳感器的滑動電刷與被測物體相連，物體的位移引起傳感器滑動端的電阻變化，阻值的 變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。 在導(dǎo)電塑料應(yīng)用于位移傳感器之前，線繞電位器式傳感器應(yīng)用普遍，由于其電刷 滑動時(shí)電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。這種位移傳感器在伺服系統(tǒng) 中用作反饋元件時(shí)，過大的階躍電壓會引起系統(tǒng)自激。另外，線繞電位器式傳感器的主要缺 點(diǎn)是輸出精度低、輸出噪聲大和易磨損(壽命低)。利用導(dǎo)電塑料取代線繞電位器制成導(dǎo)電 塑料傳感器，使其結(jié)構(gòu)大為精簡，輸出精度、輸出噪聲，使用壽命得到根本改善，其特點(diǎn)是: 平滑性好、分辨率優(yōu)異、耐磨性好、壽命長、動噪聲小、可靠性極高、耐化學(xué)腐蝕。被廣泛應(yīng)用 于車輛，醫(yī)療設(shè)備，機(jī)器人技術(shù)，木料加工機(jī)，制模機(jī)，建材(石材)加工機(jī)械，注塑機(jī)械、機(jī) 床設(shè)備、醫(yī)療機(jī)械和健身器材等領(lǐng)域。 現(xiàn)有的線位移導(dǎo)電塑料傳感器的位移量主要是以電壓或電流兩種模擬量形式輸 出的。電壓輸出式是將傳感器作為分壓器，在電阻體兩端連接穩(wěn)態(tài)電壓，允許通過微小電 流，那么，滑動的電刷臂和始端之間的電壓與電刷臂移動的距離成線性比例變化。最大限度 降低對電阻體總阻值精確度要求，因而由溫度變化引起的阻值變化不會影響到測量結(jié)果。 電流輸出式是在電壓輸出傳感器的基礎(chǔ)上加裝電壓/電流轉(zhuǎn)換模塊完成的，電流輸出方式 解決了電壓輸出方式存在的輸出信號遠(yuǎn)傳和抗干擾能力弱的缺陷。目前，線位移導(dǎo)電塑料 傳感器應(yīng)用領(lǐng)域里的自動控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和信息反饋系統(tǒng)，仍然以接收這兩類模擬量 信號為主。對于以計(jì)算機(jī)為控制核心的新型應(yīng)用領(lǐng)域，模擬量信號的輸入是靠模數(shù)/轉(zhuǎn)換 電路來實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)換電路中信號放大電路輸出端存在殘留電壓，無形中增加了傳感器的非 線性指標(biāo)，從而損失了傳感器的測量精度。另外，導(dǎo)電塑料傳感器長時(shí)間使用后，電刷與電 阻體之間易產(chǎn)生瞬間接觸斷點(diǎn)，這是這類傳感器致命的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對以上所述模擬量輸出傳感器的缺陷，提供一種可直 接輸出頻率信號且具有抗干擾能力和信號遠(yuǎn)傳能力倶佳、能消除二次轉(zhuǎn)換誤差、使用方便， 新穎的、高可靠性的線位移導(dǎo)電塑料頻率輸出傳感器。
本實(shí)用新型的目的通過以下方案實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有線位移導(dǎo)電塑料傳感器重新設(shè)計(jì)，
3在導(dǎo)電塑料分壓器組件基礎(chǔ)上增設(shè)用于將分壓器組件輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號的
電壓/頻率轉(zhuǎn)換微電路模塊組件，并使之微型化、模塊化。本實(shí)用新型所涉及的線位移導(dǎo)電
塑料頻率輸出傳感器包括導(dǎo)電塑料分壓器組件，導(dǎo)電塑料分壓器組件由殼體、設(shè)置于殼體
內(nèi)腔的電阻體部件、設(shè)置于殼體內(nèi)腔的導(dǎo)向部件、設(shè)置于殼體右側(cè)的軸瓦部件構(gòu)成，導(dǎo)向部
件由連接軸、限位擋圈、導(dǎo)向塊、定位擋圈及電刷部件構(gòu)成，其特征在于還包括用于將導(dǎo)電
塑料分壓器組件輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率號的電壓/頻率轉(zhuǎn)換微電路模塊組件。
本實(shí)用新型所述導(dǎo)電塑料分壓器組件與電壓/頻率轉(zhuǎn)換微電路模塊組件采用一
體式可拆對插連接方式。 本實(shí)用新型所述電壓/頻率轉(zhuǎn)換微電路模塊組件包括連接座、設(shè)置于連接座內(nèi)部 的電路板、設(shè)置于連接座左側(cè)的端罩部件、設(shè)置于連接座右側(cè)的插針，在電阻體部件上設(shè)置 與插針相配合用于連接導(dǎo)電塑料分壓器組件的插座。 本實(shí)用新型所述連接座上表面設(shè)置有頻率調(diào)節(jié)螺絲、電源指示燈。 本實(shí)用新型輸出頻率信號為方波脈沖。 本實(shí)用新型所述電壓頻率轉(zhuǎn)換微電路模塊中含有瞬時(shí)斷點(diǎn)補(bǔ)償組件。 本實(shí)用新型可為用戶減小安裝空間，使用方便，無需再配置電壓電流轉(zhuǎn)換模塊，
縮短安裝調(diào)試時(shí)間可直接輸出與傳感器軸的直線位移成高精度的線性變化關(guān)系的頻率信
號。能實(shí)現(xiàn)電氣行程量的可調(diào)節(jié)性，具有瞬時(shí)斷點(diǎn)補(bǔ)償功能，確保遠(yuǎn)距離輸送的位移信號
精度不變，在電網(wǎng)干擾較大的環(huán)境中使用也不受影響。性能可靠，靈敏度高，線性精度可達(dá)
《0. 1%，分辨率《0.01%，工作壽命為5000萬次以上。由于這種傳感器的結(jié)構(gòu)是對插一
體式，便于檢測、維修。線位移導(dǎo)電塑料頻率輸出傳感器以其具有較高的抗干擾能力等諸多
優(yōu)點(diǎn)將在工業(yè)自動化領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。
圖1為本實(shí)用新型分壓器導(dǎo)向部件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型導(dǎo)電塑料分壓器組件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型微電路模塊組件結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為本實(shí)用新型為本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例并對照附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。 本實(shí)施例包括導(dǎo)電塑料分壓器組件25與電壓頻率轉(zhuǎn)換微電路模塊組件24構(gòu)成。 導(dǎo)電塑料分壓器組件25由殼體9、設(shè)置于殼體9內(nèi)部的電阻體部件7、設(shè)置于殼體9內(nèi)腔的 導(dǎo)向部件8、設(shè)置于殼體9右側(cè)的軸瓦部件11構(gòu)成；導(dǎo)向部件8由連接軸1、限位擋圈2、導(dǎo) 向塊3、定位擋圈4及電刷部件構(gòu)成。電壓/頻率轉(zhuǎn)換微電路模塊組件24包括連接座16、 設(shè)置于連接座16內(nèi)部的電路板13、設(shè)置于連接座16左側(cè)的端罩部件18及設(shè)置于連接座 16上面的導(dǎo)線束部件19、設(shè)置于連接座16右側(cè)的插針12組成，連接座16側(cè)面設(shè)置有頻率 調(diào)節(jié)螺絲15、電源指示燈14。在電阻體部件7上設(shè)置與插針12相配合用于連接導(dǎo)電塑料 分壓器組件24的插座6。導(dǎo)電塑料分壓器組件25與電壓/頻率轉(zhuǎn)換微電路模塊組件24之 間設(shè)有用于防水防塵的密封墊23，且相應(yīng)開設(shè)螺孔并通過螺釘配合。連接座16左側(cè)與端罩 部件18間設(shè)置有密封墊17，殼體9右側(cè)與軸瓦部件11間設(shè)置有密封墊10。殼體9兩側(cè)設(shè) 置有凹槽26及活動的安裝支架22，安裝支架22可沿凹槽26滑動并通過螺釘21與待測機(jī)器設(shè)備固定在一起。 當(dāng)在待測設(shè)備上使用的本實(shí)用新型時(shí)，首先將該傳感器上的活動的安裝支架22 通過螺釘21緊固在待測設(shè)備上。然后將連接軸1通過萬向接頭20與傳動機(jī)構(gòu)連接好，再將 導(dǎo)線束19按要求連接，接通電源，電壓/頻率轉(zhuǎn)換微電路模塊組件24側(cè)端面的電源指示燈 14亮通，用頻率計(jì)數(shù)器連接傳感器導(dǎo)線束19里相應(yīng)的導(dǎo)線，待測設(shè)備當(dāng)前位置的頻率輸出 信號在計(jì)數(shù)器上是以數(shù)字的形式顯示。傳動機(jī)構(gòu)接受指令將處于起始點(diǎn)零位的傳感器(此 時(shí)傳感器輸出頻率為最小)連接軸帶動作直線位移，傳感器隨著連接軸的位移傳輸出呈線 性變化的頻率信號。當(dāng)頻率信號顯示為100kHz(最大值)時(shí)，傳動機(jī)構(gòu)自動停止?fàn)恳?，此時(shí) 待測設(shè)備完成一次"開"到"合"的工作過程。由執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制"合"所停留的時(shí)間，然后是 一次由100kHz回起始點(diǎn)零位的工作過程，即是一次"合"到"開"的工作過程。每一次工作 的"開"與"合"的位置點(diǎn)都受到傳感器輸出信號的控制，重復(fù)性誤差極低，可達(dá)《O.Olmm。 本實(shí)用新型電源電壓為24V DC，并可能直接輸出準(zhǔn)數(shù)字量即頻率(方波脈沖)信 號，這種準(zhǔn)數(shù)字信號可以非常方便的輸入到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
權(quán)利要求一種線位移導(dǎo)電塑料頻率輸出傳感器，包括導(dǎo)電塑料分壓器組件(25)，導(dǎo)電塑料分壓器組件(25)由殼體(9)、設(shè)置于殼體(9)內(nèi)腔的電阻體部件(7)、設(shè)置于殼體(9)內(nèi)腔的導(dǎo)向部件(8)、設(shè)置于殼體(9)右側(cè)的軸瓦部件(11)構(gòu)成，導(dǎo)向部件(8)由連接軸(1)、限位擋圈(2)、導(dǎo)向塊(3)、定位擋圈(4)及電刷部件構(gòu)成，其特征在于還包括用于將導(dǎo)電塑料分壓器組件輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率號的電壓/頻率轉(zhuǎn)換微電路模塊組件(24)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線位移導(dǎo)電塑料頻率輸出傳感器，其特征在于導(dǎo)電塑料分 壓器組件(25)與電壓/頻率轉(zhuǎn)換微電路模塊組件(24)采用一體式可拆對插連接方式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的線位移導(dǎo)電塑料頻率輸出傳感器，其特征在于電壓/頻 率轉(zhuǎn)換微電路模塊組件(24)包括連接座(16)、設(shè)置于連接座(16)內(nèi)部的電路板(13)、設(shè) 置于連接座(16)左側(cè)的端罩部件(18)、設(shè)置于連接座(16)右側(cè)的插針(12)，在電阻體部 件(7)上設(shè)置與插針(12)相配合用于連接導(dǎo)電塑料分壓器組件(25)的插座(6)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的線位移導(dǎo)電塑料頻率輸出傳感器，其特征在于連接座(16) 上側(cè)面設(shè)置有頻率調(diào)節(jié)螺絲(15)、電源指示燈(14)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的線位移導(dǎo)電塑料頻率輸出傳感器，其特征在于輸 出頻率信號為方波脈沖。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的線位移導(dǎo)電塑料頻率輸出傳感器，其特征在于輸出頻率信 號為方波脈沖。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或6所述的線位移導(dǎo)電塑料頻率輸出傳感器，其特征在于 電壓頻率轉(zhuǎn)換微電路模塊中含有瞬時(shí)斷點(diǎn)補(bǔ)償組件。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型結(jié)構(gòu)的線位移導(dǎo)電塑料頻率輸出傳感器，在導(dǎo)電塑料分壓器組件基礎(chǔ)上增設(shè)用于將導(dǎo)電塑料分壓器組件輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號的電壓/頻率轉(zhuǎn)換微電路模塊組件。兩組件間采用一體式可拆對插連接方式。微電路模塊組件包括連接座、設(shè)置于連接座內(nèi)部的電路板、設(shè)置于連接座左側(cè)的端罩部件、設(shè)置于連接座右側(cè)的插針，在電阻體部件上設(shè)置與插針相配合用于連接導(dǎo)電塑料分壓器組件的插座。本實(shí)用新型具有瞬時(shí)斷點(diǎn)補(bǔ)償能力，可預(yù)防電磁干擾，信號遠(yuǎn)傳強(qiáng)，無需再配置電壓/電流轉(zhuǎn)換模塊，縮短安裝調(diào)試時(shí)間、可直接輸出與傳感器軸的直線位移成線性變化關(guān)系的頻率信號，性能可靠，靈敏度高，線性精度高，廣泛應(yīng)用在工業(yè)自動化領(lǐng)域。
文檔編號G01B7/02GK201532185SQ20092018584
公開日2010年7月21日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者常見, 張巍林 申請人:江西天河傳感器科技有限公司