Датчик перемещений

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерений перемещений элементов конструкции. Сущность: датчик снабжен двумя диэлектрическим основаниями, подвижно соединенными между собой двумя упругими элементами, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания расположен первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на изоляционной поверхности первого основания со стороны первого конца печатного проводника. Другой конец токопроводящей упругой пластины закреплен на поверхности второго основания над вторым концом печатного проводника. Упругие элементы могут быть выполнены в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании со стороны второго конца печатного проводника, а их вторые концы закреплены на втором диэлектрическом основании со стороны первого конца печатного проводника. Внешняя боковая поверхность диэлектрических оснований может быть выполнена в форме полуцилиндра или полусферы. Технический результат: повышение точности измерения перемещений и упрощении конструкции датчика. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений элементов конструкции.

Известен «Датчик линейных перемещений» (а.с СССР №№847011, МПК3 G01B 7/30, опубл. 15.07.81, Бюл. №26), содержащий подвижный контакт и контактную плату, на контактной поверхности которой участки из токопроводящего материала чередуются с участками из электроизолирующего материала. Контактная плата выполнена в виде рейки из токопроводящего материала с поперечными пазами, заполненными электроизолирующим материалом, а ширина подвижного контакта меньше ширины поперечного паза.

Главным недостатком данного датчика является его сложность и, как следствие, его низкая эффективность.

В качестве прототипа для заявляемого датчика выбран «Датчик линейного перемещения» (а.с. СССР №1054671, МПК3 G01B 7/00 опубл. 15.11.83, Бюл. №42), содержащий два относительно подвижных электроконтактных элемента. Один электроконтактный элемент выполнен в виде набора фиксированных на заданных расстояниях и электрически соединенных между собой параллельно установленных пластин. Другой электроконтактный элемент размещен перпендикулярно плоскости этих пластин и выполнен в виде иглы, электроизолированной по боковой поверхности за исключением острия, длина которого не превышает заданных расстояний между пластинами первого электроконтактного элемента.

К недостаткам данного датчика можно отнести неопределенность и малую точность регистрации перемещений.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - создание конструктивно простого датчика для измерения перемещений подвижных относительно друг друга поверхностей.

Технический результат заключается повышение точности измерения перемещений и упрощении конструкции датчика.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявляемый датчик перемещений, содержащий два подвижных относительно друг друга контактных элемента, предназначенных для закрепления напротив друг друга между контролируемыми объектами, в отличие от прототипа снабжен двумя диэлектрическим основаниями, подвижно соединенными между собой двумя упругими элементами, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания расположен первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на изоляционной поверхности первого основания со стороны первого конца печатного проводника, а другой конец закреплен на поверхности второго основания над вторым концом печатного проводника.

В заявляемом датчике перемещений упругие элементы могут быть выполнены в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании со стороны второго конца печатного проводника, а их вторые коны закреплены на втором диэлектрическом основании со стороны первого конца печатного проводника.

Внешняя боковая поверхность диэлектрических оснований может быть выполнена в форме полуцилиндра или полусферы.

Снабжение датчика перемещений двумя диэлектрическим основаниями, подвижно соединенными между собой двумя упругими элементами, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания расположен первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на поверхности первого основания со стороны первого конца печатного проводника, а другой конец токопроводящей упругой пластины закреплен на поверхности второго основания над вторым концом печатного проводника, обеспечивает контакт контактных элементов в соответствии с перемещением элементов конструкции и повышает точность измерения перемещений упрощают конструкцию датчика.

Выполнение двух упругих элементов в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании со стороны второго конца печатного проводника, а их вторые коны закреплены на втором диэлектрическом основании со стороны первого конца печатного проводника упрощают конструкцию датчика.

При выполнении внешней боковой поверхности диэлектрических оснований в форме полуцилиндра или полусферы перемещения контролируемых объектов будут определятся соответственно по линии или в точке.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен заявляемый датчик перемещений;

на фиг. 2 - первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника;

на фиг. 3 - контактные элементы с выводами А и Б.

Датчик перемещений содержит два диэлектрических основания 1 и 2, подвижно соединенных между собой двумя токонепроводящими упругими элементами 5 и 7, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания 1, в данном примере выполнения на изоляционной пластине 3, расположен первый контактный элемент 4, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент 6, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на изоляционной пластине 3 на поверхности первого основания 1 со стороны первого конца печатного проводника, а другой конец токопроводящей упругой пластины 6 закреплен на поверхности второго основания 2 над вторым концом печатного проводника 4.

Токонепроводящие упругие элементы 5 и 7 выполнены в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании 1 со стороны второго конца печатного проводника 4, а их вторые концы закреплены на втором диэлектрическом основании 2 со стороны первого конца печатного проводника 4.

Внешняя боковая поверхность диэлектрических оснований 1 и 2 может быть выполнена в форме полуцилиндра или полусферы (не показано).

Заявляемый датчик перемещений работает следующим образом.

Диэлектрические основания 1 и 2 датчика устанавливают в зазор между «соседними» поверхностями контролируемых объектов, причем уже в исходном положении диэлектрические основания 1 и 2 должны быть поджаты.

При статических и динамических воздействиях поверхности контролируемых объектов могут перемещаться относительно друг друга, тем самым сжимать или разжимать упругие элементы 5 и 7 датчика.

О величине перемещения судят по выходному сигналу, снимаемому с выводов А и Б, подключенных соответственно ко второму контактному элементу 6, выполненному в виде токопроводящей упругой пластины, и первому контактному элементу 4, выполненному в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением.

Так как удельное сопротивление первого контактного элемента 4 больше сопротивления второго контактного элемента 6, выходной сигнал зависит только от «свободной» длины зигзагообразного печатного проводника 4 (от вывода Б до точки замыкания с первым контактным элементом 4, повышается точность измерения перемещений. При сжатии и разжатии упругих элементов 5 и 7 датчика точка замыкания первого и второго контактных элементов 4 и 6 будет смещаться, тем самым изменяя «свободную» длину зигзагообразного печатного проводника 4.

Таким образом, зная, что выходной сигнал с датчика будет изменяться по следующему закону:

где U - напряжение, подводимое к выводам А и Б;

ρ - удельное сопротивление материала первого контактного элемента 4;

l - «свободная» длинна первого контактного элемента 4;

S - поперечное сечение первого контактного элемента 4,

можно определить сопротивление первого контактного элемента 4 для нескольких положений второго контактного элемента 6, тем самым получив зависимость измеренного сопротивления второго контактного элемента 6 от перемещения двух диэлектрических оснований 1 и 2.

При использовании датчика одно из диэлектрических оснований может быть жестко зафиксировано на элементе контролируемого объекта, а второе просто подпружинено о другую - противоположную поверхность контролируемого объекта, тем самым компенсируя возможные параллельные смещения исследуемых элементов конструкции.

Кроме того, для более точного измерения перемещений возможны варианты разных форм внешних поверхностей диэлектрических оснований, например в форме полуцилиндра или полусферы, тогда перемещения объектов будут определяться соответственно по линии или в точке.

Заявляемый датчик перемещений также позволяет производить измерения перемещений в достаточно широком диапазоне температур.

Для предотвращения попаданий пыли и влаги на контактные поверхности датчика вся конструкция датчика может быть герметизирована специальной пленкой, гофрой или плотно прилегающими цилиндрическими поверхностями.

1. Датчик перемещений, содержащий два подвижных относительно друг друга контактных элемента, предназначенных для закрепления напротив друг друга между контролируемыми объектами, отличающийся тем, что снабжен двумя диэлектрическим основаниями, подвижно соединенными между собой двумя упругими элементами, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания расположен первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на поверхности первого основания со стороны первого конца печатного проводника, а другой конец токопроводящей упругой пластины закреплен на поверхности второго основания над вторым концом печатного проводника.

2. Датчик перемещений по п.1, отличающийся тем, что упругие элементы выполнены в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании со стороны второго конца печатного проводника, а их вторые концы закреплены на втором диэлектрическом основании со стороны первого конца печатного проводника.

3. Датчик перемещений по п. 1, отличающийся тем, что внешняя боковая поверхность диэлектрических оснований выполнена в форме полуцилиндра или полусферы.



 

Похожие патенты:

Использование: для изготовления датчиков деформации, силы, давления, перемещения, вибрации. Сущность изобретения заключается в том, что тензорезистор включает диэлектрическую подложку с нанесенной тензочувствительной пленкой из Sm1-xEuxS, где 0,22≤x≤0,5.

Использование: для контроля линейных перемещений. Сущность изобретения заключается в том, что потенциометрический датчик линейных перемещений содержит подвижную каретку с двумя токосъемниками, которая перемещается по двум направляющим под воздействием уплотненного по наружной поверхности штока, соединенного с контролируемым объектом, и корпуса с двумя резистивными элементами, при этом в нем подвижная каретка с двумя токосъемниками связана механически со штоком посредством безлюфтового развязывающего узла, повышающего надежность и позволяющего более точно преобразовать величину линейного перемещения контролируемого объекта в изменение значения сопротивления потенциометрического датчика линейного перемещения с нормализованным усилием страгивания на большем рабочем ходе и с обеспечением защиты от влаги и посторонних частиц.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений. Основная область применения: датчики положения в системах магнитного подвеса ротора.

Группа изобретений относится к измерительной технике. Сущность: определяют значения активной и индуктивной компонент напряжения на обмотке датчика в широком диапазоне частот.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой систему измерения положения и предназначено для определения экстремального положения (xmin, xmax) управляющих стержней ядерной энергетической установки.

Предложенный способ относится к изготовлению инструмента измерительной техники для исследований профилей топографических особенностей гладкой поверхности - ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии.

Изобретение относится к устройству (102), сконфигурированному для измерения геометрии мениска (132) текучей среды и реализуемому им способу измерения геометрии мениска.

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и автоматики и может быть использовано в датчиках, обеспечивающих измерение различных физических величин.

Изобретение предназначено для использования в производстве полупроводниковых приборов, в частности для экспонирования рисунков на полупроводниковые пластины и иные мишени.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного и дистанционного определения толщины плоских диэлектрических материалов.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, в системе управления электрогидравлических и электромеханических приводов летательных аппаратов. Сущность: датчик содержит катушку, состоящую из двух измерительных обмоток и обмотки возбуждения, намотанных на каркасе из немагнитного материала, сердечник, выполненный из магнитомягкого материала, который соединен механически с контролируемым объектом посредством немагнитного штока. Каждая из измерительных обмоток выполнена ступенчато по всей длине каркаса и имеет два ряда витков провода, намотанных равномерно по всей длине. Обмотка возбуждения намотана поверх измерительных обмоток. Измерительные обмотки выполнены по дифференциальной схеме. Технический результат: уменьшение габаритов датчика, возможность точной регулировки крутизны выходной характеристики, исключение погрешности выходной характеристики, вызываемой колебаниями напряжения питания датчика. 3 ил.
Наверх