專利名稱：拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度測(cè)量的傳感方法和拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度，角 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度測(cè)量的傳感方法;同時(shí)公開了一種拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度傳感器。本發(fā)明屬測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
目前，能直接或間接測(cè)量長(zhǎng)度和角度的器械很多，如各種尺類(如直尺、卷尺、千分尺、量角器等)、光學(xué)儀器類(如經(jīng)緯儀、紅外線測(cè)距儀等)、超聲波測(cè)量?jī)x以及無線電波測(cè)量?jī)x等。這些已常用的長(zhǎng)度、角度測(cè)量器械，有的用途單一、受環(huán)境條件影響較大、使用不方便;有的價(jià)格昂貴、體積大、重量大。特別是在各類礦山地下坑道或隧道中進(jìn)行斷面有關(guān)尺寸的測(cè)量時(shí)，由于地下工作場(chǎng)所環(huán)境都比較惡劣(例如光線不足、濕度大、溫度低、粉塵多等)，使用各種尺子直接測(cè)量坑道或隧道斷面的有關(guān)尺寸(如斷面高度、寬度、面積等)很不方便(例如看不清楚尺子的刻度、數(shù)據(jù)記錄、保存都很麻煩等)，使測(cè)量工作的效率大大降低。而光學(xué)測(cè)量?jī)x、超聲波測(cè)量?jī)x或無線電波測(cè)量?jī)x等，因這些儀器的價(jià)格都比較昂貴，且體積和重量都比較大，再加之地下坑道圍巖凹凸不平，使超聲波反射定向性差，地下光線不足，溫度大、粉塵多對(duì)光學(xué)儀器測(cè)量影響很大，地下電氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)無線電波干擾嚴(yán)重，致使這些儀器在地下工程測(cè)量中使用受到限制。例如中國(guó)煤炭科學(xué)研究院北京建井技術(shù)研究所以四萬美元購(gòu)買的瑞士恩柏(AMBERG)2000斷面儀，由于該儀器采用的是紅外線式傳感器，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用證明，這種儀器在地下工程中使用時(shí)，受溫度、濕度、光線強(qiáng)弱的影響較大，性能不穩(wěn)定。
因此，既要提高地下測(cè)量工作的效率，又要使測(cè)量?jī)x器的性能受環(huán)境條件的影響盡可能小，又要降低測(cè)量?jī)x器的造價(jià)，這正是各類地下工程測(cè)量迫切需要解決的重要問題。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種能夠提高測(cè)量工作效率的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、受環(huán)境干擾影響小、可靠性高、體積小、重量輕、便于智能化的、特別適用于各類地下工程施工、工程質(zhì)量檢查驗(yàn)收和生產(chǎn)設(shè)計(jì)、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算等比較惡劣的工作條件下的長(zhǎng)度、角度測(cè)量的傳感方法和在這種惡劣環(huán)境條件下能正常工作的長(zhǎng)度、角度傳感器。
本發(fā)明提出的機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度測(cè)量的傳感方法，其特征在于通過拉線1和拉線1帶動(dòng)的轉(zhuǎn)輪2，將反映被測(cè)長(zhǎng)度的拉線1的直線運(yùn)動(dòng)量轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)輪2的圓周運(yùn)動(dòng)量，并通過能夠?qū)A周運(yùn)動(dòng)量轉(zhuǎn)換為電量的轉(zhuǎn)換器件(或設(shè)備)A(如多圈電位器等)將轉(zhuǎn)輪2的圓周運(yùn)動(dòng)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?通過穿過直角彎管4的上述拉線1帶動(dòng)直角彎管4以直角彎管4的一段(該段的軸線垂直于拉線1的拉出方向)為軸作圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將被測(cè)角度轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯菑澒?的旋轉(zhuǎn)的角度，并通過能夠?qū)⑿D(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏康霓D(zhuǎn)換器件(或設(shè)備)B(如多圈電位器)將直角彎管4旋轉(zhuǎn)的角度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?。轉(zhuǎn)換器件(或設(shè)備)A輸出電量的變化反映了被測(cè)長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)換器件(或設(shè)備)B輸出電量的變化反映了被測(cè)角度。通過把轉(zhuǎn)換器件(或設(shè)備)A和轉(zhuǎn)換器件(或設(shè)備)B與計(jì)算處理設(shè)備(如單片機(jī)或單板機(jī)處理系統(tǒng))相連，不但能測(cè)量長(zhǎng)度和角度，而且能測(cè)量面積和體積。
本發(fā)明根據(jù)上述一種拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度測(cè)量的傳感方法的思想，設(shè)計(jì)的拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度傳感器是由拉線1、纏繞拉線1的轉(zhuǎn)輪2、與轉(zhuǎn)輪2同軸聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)電位器3、穿過拉線1的直角彎管4、固定在直角彎管4轉(zhuǎn)動(dòng)軸AB上的主動(dòng)輪5、與主動(dòng)輪5嚙合的從動(dòng)輪6、與從動(dòng)輪6同軸聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)電位器7、一端回定在轉(zhuǎn)輪2上另一端固定在支座9上的回旋發(fā)條8以及軸承10、軸承11、軸承12組成。見附圖一。
當(dāng)用手(或其它外力)將拉線1向外拉出時(shí)，拉線1帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪2和與轉(zhuǎn)輪2同軸聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)電位器3正向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)旋緊了回旋發(fā)條8;當(dāng)放松拉線1時(shí)，旋緊的發(fā)條8自動(dòng)松開，帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪2和旋轉(zhuǎn)電位器3反向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將拉線1縮回。
直角彎管4在拉線1的帶動(dòng)下能夠以直角彎管4的AB段(該段的軸線垂直于拉線1拉出的方向)為軸作圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)固定在直角彎管轉(zhuǎn)動(dòng)軸AB上的主動(dòng)轉(zhuǎn)5、與主動(dòng)輪5嚙合的從動(dòng)輪6和與從動(dòng)輪6同軸聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)電位器7同時(shí)旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)測(cè)量長(zhǎng)度和角度時(shí)，用手(或其它外力)將拉線1拉出，并使拉線1的拉出長(zhǎng)度等于被測(cè)長(zhǎng)度，當(dāng)拉線1拉出時(shí)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪2和同軸聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)電位器3同時(shí)旋轉(zhuǎn)，從而使旋轉(zhuǎn)電位器3的動(dòng)觸點(diǎn)引出端a與終端引出端b(或c)之間的電阻值發(fā)生變化。與此同時(shí)，直角彎管4在拉線1的帶動(dòng)下，以直角彎管4的AB段為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使直角彎管4的旋轉(zhuǎn)角度等于被測(cè)角度，當(dāng)直角彎管4在拉線1的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度時(shí)，直角彎管4帶動(dòng)主動(dòng)輪5、從動(dòng)輪6和旋轉(zhuǎn)電位器7同時(shí)旋轉(zhuǎn)，從而使旋轉(zhuǎn)電位器7的動(dòng)觸點(diǎn)引出端d與終端引出端e(或f)之間的電阻值發(fā)生變化。旋轉(zhuǎn)電位器3的動(dòng)觸點(diǎn)引出端a與終端引出端b(或c)之間電阻值的變化反映了被測(cè)長(zhǎng)度;旋轉(zhuǎn)電位器7的動(dòng)觸點(diǎn)引出端d與終端引出端e(或f)之間的電阻值的變化反映了被測(cè)角度。從而實(shí)現(xiàn)了將被測(cè)長(zhǎng)度和角度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮柚底兓膫鞲泄δ?。本發(fā)明所公開的拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度傳感器，不但能分別將被測(cè)長(zhǎng)度和角度轉(zhuǎn)化為電阻值的變化，而且能同時(shí)將被測(cè)長(zhǎng)度和角度轉(zhuǎn)化為二個(gè)電阻值的變化。本發(fā)明所公開的拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度傳感器，通過與計(jì)算處理設(shè)備(如單片機(jī)處理系統(tǒng))相連，不但能測(cè)量長(zhǎng)度和角度，而且能測(cè)量面積和體積。
本發(fā)明所提出的拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度測(cè)量的傳感方法可以有多種實(shí)施方案。下面結(jié)合兩個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。


圖1是本發(fā)明提出的長(zhǎng)度、角度傳感器原理圖;
圖2是利用摩擦傳動(dòng)輪傳動(dòng)、利用摩擦繩輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)電位器的拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度傳感器原理圖;
實(shí)施例1如圖1所示，拉線1一端從直角彎管4穿過后并纏繞在帶有邊槽的塑料圓盤2上，直角彎管4通過軸承11安裝在支座9上，旋轉(zhuǎn)電位器3的外殼固定在支座9上，旋轉(zhuǎn)電位器3的轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿過軸承10和圓盤2同軸聯(lián)接，固定在直角彎管4轉(zhuǎn)動(dòng)軸AB上的主動(dòng)輪5與從動(dòng)輪6相嚙合，從動(dòng)輪6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿過軸承12同軸聯(lián)接旋轉(zhuǎn)電位器7，旋轉(zhuǎn)電位器7的外殼固定在支座9上，回旋發(fā)條8一端固定在圓盤2上另一端固定在支座9上。
當(dāng)用手(或其它外力)將拉線1拉出時(shí)，拉線1帶動(dòng)圓盤2和旋轉(zhuǎn)電位3正向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)旋緊了回旋發(fā)條8;當(dāng)拉線1被放松時(shí)，旋緊的回旋發(fā)條8自動(dòng)松開，帶動(dòng)圓盤2和旋轉(zhuǎn)電位器3反向旋轉(zhuǎn)，并使拉線1縮回;在將拉線1拉出或縮回的同時(shí)，使拉線1的拉出端沿著垂直于拉線1拉出的方向旋轉(zhuǎn)，拉線1又帶動(dòng)直角彎管4以直角彎管4的AB段為軸同步旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)主動(dòng)輪5、與主動(dòng)輪5嚙合的從動(dòng)輪6以及與從動(dòng)輪6同軸聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)電位器7同時(shí)旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)測(cè)量長(zhǎng)度和角度時(shí)，用手(或其它外力)將拉線1拉出，使拉線1的拉出長(zhǎng)度等于被測(cè)長(zhǎng)度，當(dāng)拉線1拉出時(shí)，拉線1帶動(dòng)圓盤2和旋轉(zhuǎn)電位器3正向旋轉(zhuǎn);當(dāng)放松拉線1時(shí)，旋緊的發(fā)條8自動(dòng)松開，帶動(dòng)圓盤2和旋轉(zhuǎn)電位器3反向旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)電位器3旋轉(zhuǎn)的過程中，旋轉(zhuǎn)電位器3的動(dòng)觸點(diǎn)引出端a與終端引出端b(或c)之間的電阻值發(fā)生變化;在拉線1被拉出或縮回的同時(shí)，使拉線1拉出端沿著垂直于拉線1拉出的方向旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)直角彎管4以直角彎管4的AB段為軸同步旋轉(zhuǎn)，使直角彎管4的旋轉(zhuǎn)角度等于被測(cè)角度，當(dāng)直角彎管4旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度時(shí)，同時(shí)帶動(dòng)主動(dòng)輪5、從動(dòng)輪6以及旋轉(zhuǎn)電位器7同時(shí)旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)電位器7旋轉(zhuǎn)的過程中，旋轉(zhuǎn)電位器7的動(dòng)觸點(diǎn)引出端d與終端引出端e(或f)之間的電阻值發(fā)生變化。旋轉(zhuǎn)電位器3的動(dòng)觸點(diǎn)引出端a與終端引出端b(或c)之間的電阻值的變化反映了被測(cè)長(zhǎng)度;旋轉(zhuǎn)電位器7的動(dòng)觸點(diǎn)引出端d與終端引出端e(或f)之間的電阻值的變化反映了被測(cè)角度。從而實(shí)現(xiàn)了將被測(cè)長(zhǎng)度和角度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮柚底兓膫鞲泄δ堋?br> 實(shí)施例2如圖2所示，拉線1的一端穿過直角彎管4、并在摩擦輪2上繞一圈后再纏繞在卷線輪10上，直角彎管4的AB段通過軸承14與支座9相連，直角彎管4能以AB段為軸自由旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)摩擦輪5固定在直角彎管的AB段上，與主動(dòng)摩擦輪5相接觸的從動(dòng)摩擦輪6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿過支座9上的軸承15同軸聯(lián)接旋轉(zhuǎn)電位器7，摩擦輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿過支座9上的軸承13同軸聯(lián)接旋轉(zhuǎn)電位器3，卷線輪10通過軸承11和軸承12與支座9相連，回旋發(fā)條8一端固定在支座9上，另一端固定在卷線輪10上。當(dāng)拉線1被拉出時(shí)，拉線1帶動(dòng)摩擦輪2、旋轉(zhuǎn)電位器3和卷線輪10正向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)旋緊回旋發(fā)條8;當(dāng)放松拉線1時(shí)，旋緊的發(fā)條8自動(dòng)松開，帶動(dòng)卷線輪10、摩擦輪2以及旋轉(zhuǎn)電位器3反向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將拉線1縮回;與此同時(shí)，使穿過直角彎管4的拉線1的拉出端沿著垂直于拉線1拉出的方向旋轉(zhuǎn)，拉線1拉出端旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)直角彎管4同步旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)主動(dòng)摩擦輪5、從動(dòng)摩擦輪6以及旋轉(zhuǎn)電位器7同時(shí)旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)測(cè)量長(zhǎng)度和角度時(shí)，用手(或其它外力)將拉線1拉出，并使拉線1的拉出長(zhǎng)度等于被測(cè)長(zhǎng)度，當(dāng)拉線1拉出時(shí)，將帶動(dòng)摩擦輪2、旋轉(zhuǎn)電位器3和卷線輪10正向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)旋緊發(fā)條8;當(dāng)放松拉線1時(shí)，旋緊的發(fā)條8自動(dòng)松開，帶動(dòng)卷線輪10、摩擦輪2和旋轉(zhuǎn)電位器3反向旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)電位器3旋轉(zhuǎn)的過程中，旋轉(zhuǎn)電位器3的動(dòng)觸點(diǎn)引出端a和終端引出端b(或c)之間的電阻值發(fā)生變化;在拉線1拉出或縮回的同時(shí)，使拉線1的拉出端沿著垂直于拉線1拉出的方向旋轉(zhuǎn)，拉線1的旋轉(zhuǎn)又帶動(dòng)直角彎管4同步旋轉(zhuǎn)，使直角彎管4的旋轉(zhuǎn)角度等于被測(cè)角度，當(dāng)直角彎管4在拉線1的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度時(shí)，同時(shí)帶動(dòng)主動(dòng)摩擦輪5、從動(dòng)摩擦輪6以及旋轉(zhuǎn)電位器7同時(shí)旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)電位器7旋轉(zhuǎn)的過程中，其動(dòng)觸點(diǎn)引出端d與終端引出端e(或f)之間的電阻值發(fā)生變化。旋轉(zhuǎn)電位器3的動(dòng)觸點(diǎn)引出端a與終端引出端b(或c)之間電阻值的變化反映了被測(cè)長(zhǎng)度;旋轉(zhuǎn)電位器7的動(dòng)觸點(diǎn)引出端d與終端引出端e(或f)之間電阻值的變化反映了被測(cè)角度。從而實(shí)現(xiàn)了將被測(cè)長(zhǎng)度和角度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏康膫鞲泄δ堋?br> 本發(fā)明提出的拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度傳感器，通過與計(jì)算處理設(shè)備(如單片機(jī)處理系統(tǒng))相連就可構(gòu)成能夠直接測(cè)量長(zhǎng)度、角度、面積和體積的智能化測(cè)量?jī)x(例如斷面速測(cè)儀)。
權(quán)利要求
1.一種拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度測(cè)量的傳感方法，其特征在于(1)通過拉線1和拉線1帶動(dòng)的轉(zhuǎn)輪2，將反映被測(cè)長(zhǎng)度的拉線1的直線運(yùn)動(dòng)量轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)輪2的圓周運(yùn)動(dòng)量，并通過能夠?qū)A周運(yùn)動(dòng)量轉(zhuǎn)換為電量的轉(zhuǎn)換器件(或設(shè)備)A將轉(zhuǎn)輪2的圓周運(yùn)動(dòng)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏浚?2)通過穿過直角彎管4的上述拉線1帶動(dòng)直角彎管4以直角彎管4的一段(該段的軸線垂直于拉線1拉出的方向)為軸作圓周運(yùn)動(dòng)，將被測(cè)量角度轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯菑澒?的旋轉(zhuǎn)的角度，并通過能夠?qū)⑿D(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏康霓D(zhuǎn)換器件(或設(shè)備)B將直角彎管4的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏俊?br> 2.一種拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度傳感器，其特征在于(1)由拉線1、轉(zhuǎn)輪2、旋轉(zhuǎn)電位器3、直角彎管4、主動(dòng)輪5、從動(dòng)輪6、旋轉(zhuǎn)電位器7、回轉(zhuǎn)發(fā)條8、支座9、軸承10、軸承11和軸承12組成;(2)拉線1從直角彎管4中穿過，并纏繞在轉(zhuǎn)輪2上;發(fā)條8的一端固定在轉(zhuǎn)輪2上，另一端固定在支座9上;當(dāng)用手(或其它外力)將拉線1向外拉出時(shí)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪2正向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)與轉(zhuǎn)輪2同軸聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)電位器3正向旋轉(zhuǎn)，并旋緊回轉(zhuǎn)發(fā)條8;當(dāng)放開拉線1時(shí)，旋緊的發(fā)條8自動(dòng)松開，帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪2和與轉(zhuǎn)輪2同軸聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)電位器3反向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)使拉線1縮回;(3)直角彎管4在拉線1的帶動(dòng)下能夠以直角彎管4的、并且軸線垂直于拉線1拉出方向的那一段管為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)同軸上的主動(dòng)輪5、與主動(dòng)輪5嚙合的從動(dòng)輪6和與從動(dòng)輪6同軸聯(lián)接的旋轉(zhuǎn)電位器7同時(shí)旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度測(cè)量的傳感方法，同時(shí)公開了一種拉線機(jī)械傳動(dòng)輸出電量的長(zhǎng)度、角度傳感器，其特點(diǎn)是以拉線、穿有拉線的直角彎管、由拉線帶動(dòng)的轉(zhuǎn)輪和能夠?qū)C(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)量轉(zhuǎn)換為電量的器件(或設(shè)備)為傳感器的主要部件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、體積小、重量輕、受環(huán)境影響小、精度高、可靠性高、便于智能化的優(yōu)點(diǎn)，通過與計(jì)算處理設(shè)備相連，不但能測(cè)量長(zhǎng)度和角度，而且能測(cè)量面積和體積。
文檔編號(hào)G01B7/02GK1044707SQ89100488
公開日1990年8月15日 申請(qǐng)日期1989年1月30日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月30日
發(fā)明者孫恒慮, 孫繼平, 李淑琴 申請(qǐng)人:孫恒虎, 孫繼平, 李淑琴