专利名称：容栅式数显杠杆表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量微小位移的数显杠杆表，尤指一种用电容角位移传感器原理制作的数显杠杆表。
杠杆表作为一种微小位移的指零仪表，使用起来很方便，已经得到广泛的应用。目前市场上供应的杠杆表以机械指针式为主，指针形式杠杆表具有结构简单，工作可靠，不需电源即可工作的优点，其不是之处是读数不够直观，不能适应现代的数字化。自动化的测量控制的需要。为此，美国数字检验有限公司率先推出了一种数显杠杆表，读数用液晶显示屏，并具有数字输出接口，可与微机连接进行自动测量记录和状态监控，其工作原理是用电位器将杠杆的角位移量转变成电阻值和电压值的变化量，再经模数转换成数字量进行测量显示。用电位器作传感器的缺点是需经模数转换使得测量电路较复杂，电位器电触点的滑动磨擦又容易导致传感器工作不稳定和寿命较短。
本发明的目的是要克服现有杠杆表的不足，寻求另一种技术方案的数显杠杆表，以简化电路并提高杠杆表的稳定性和工作寿命。本发明的技术方案是一种数显杠杆表包括测量电路板、数字显示屏和通过轴承安装在基座上的杠杆转动中心轴，该轴的一端安装有具有测量触头的测量杠杆，另一端安装着具有拨叉或齿轮作为传动件的传动杠杆，通过拨叉与拨杆的耦合或通过齿轮与齿轮的啮合，带动一个具有拨杆或齿轮的角位移传感器，其特征在于由杠杆带动的角位移传感器是容栅式角位移传感器，它是由具有发射电极和接收电极的定栅和作为感应电极的动栅以一定的间隙面对面平行同心安置构成。
作为感应电极的动栅被安置在一圆转盘上，转盘可相对基座转动，安装方式有两种一种方式是转盘上装有轴承，让转盘绕一根固定在基座上的轴转动，其转动中心轴线垂直于容栅传感器的动栅和定栅面并穿过动栅和定栅的图形中心；另一种方式是转盘固定在一根转轴上，该转轴可相对基座转动，在转轴与基座之间安置有轴承，其转动中心轴线垂直于容栅传感器的动栅和定栅面并穿过动栅和定栅和图形中心。前一种方式只能在转盘上安置拨杆或齿轮与传动杠杆耦合，后一种方式则既可在转盘上也可在转轴上安置拨杆或齿轮与传动杠杆耦合。
包括容栅传感器发射电极与接收电极的定栅制作在一印刷线路板上，该印刷线路板上还制作用测量电路并安装有集成电路(IC)、晶振、电容等元器件成为具有测量电路的定栅板，该具有测量电路的定栅板与数字显示屏之间的电气的与机械的连接方式有两种一是刚性地连成一体，二是柔性地连成一体，三是柔性连接使得数字显示屏可相对具有测量电路的定栅板翻动，以便调节视角方便观察者读数。
具有测量电路的定栅板安装在基座上的第一种方式是直接固定在基座上，当数字显示屏与具有测量电路的定栅板之间为刚性连接，则数字显示屏相对基座是固定的，当数字显示屏与具有测量电路的定栅板为柔性连接，则数字显示屏可相对基座翻动来调节视角。具有测量电路的定栅板安装在基座上的第二种方式是通过轴承装上基座上，可相对基座作360°转动，该轴承可以就安装在固定于基座上的动栅圆转盘的转轴上，也可以装在基座的其他位置上，但具有测量电路的定栅板的转动中心轴线总是要与动栅圆转盘的转动中心轴线重合，即是说定栅板的转动中心轴线应垂直于容栅传感器的动栅和定栅面并穿过动栅和定栅的图形中心，使得定栅板转动到任何位置只是零点位置发生了变化，容栅角位移传感器的性能参数仍保持不变。数字显示屏与可转动的定栅板的电气与机械的连接方式可以是刚性的也可以是柔性的，当为刚性连接，数字显示屏与定栅板可一起绕动栅与定栅的中心轴相对基座作360°转动，便于从不同方位来读数，当为柔性连接，则数字显示屏相对基座既能与定栅板一起作360°转动，又能相对基座翻动，观察的方位与视角均可调节，读数就更为方便。
上述用双面或多层印刷线路板技术将定栅板与测量电路板合二为一(成为具有测量电路的定栅板)的方案，具有传感器与测量电路电气连线可靠，结构简单的优点，还能减少电磁干扰的影响。另一种方案是定栅板与测量电路板分离，让定栅板与动栅转盘组成一个独立的容栅传感器，测量电路板与数字显示屏连成一体组成一个独立的测量显示模块，两者间靠电缆进行电气连接，这种方案的优点是测量显示模块安装在基座上的方式不受传感器的约束，测量显示模块可安装在基座上任一位置，可绕任一设定轴转动来调节观察方位，可沿任一设定方向翻转来调节视角。
容栅角位移传感器的包括发射电极与接收电极的定栅以及作为感应电极的动栅的形状最简单实用的是圆形，当发射电极为8N个，则感应电极为N个，N为正整数，每个发射电极栅张的扇面角为2π/8N，为了使普通数显卡尺的集成电路(IC)能用于数显杠杆表，应满足2πRLo/8NLi=0.635mm(对分辩率为0.01mm杠杆表)或2πRLo/8NLi=0.0635mm(对分辩率为0.001mm)，其中R是动栅圆转盘中心到传动杠杆与角位移传感器的传动耦合接触点的距离，Lo为杠杆转动中心到测量杠杆上测量头触点的距离，Li为杠杆转动中心到传动杠杆与角位移传感器的传动耦合接触点的距离。对拨叉传动，R就是转盘中心到拨杆中心的距离，Li就是杠杆转动中心到杠杆拨叉与拨杆的触点的距离；对齿轮啮合传动，R就是传感器上的从动齿轮的分度圆半径，Li就是传动杠杆上的主动齿轮的分度圆半径。
图1为园容栅电极形状的举例示意图，应用容栅作杠杆表的传感器是本发明的主要特征。
图2是本发明的第1实施例，示意出了本杠杆表中杠杆、容栅传感器，回零游丝和LCD显示器的结构与安装位置以及拨叉传动和游丝回零的相互耦合关系。
图3是本发明的第2实施例，出意出了杠杆表的整体结构以及齿轮传动和游丝回零的相互耦合关系。
图4是本发明的第3实施例由的结构示意图，其特征是拨叉传动，交叉弹簧回零，显示屏可相对基座旋转任何方位。
图5是本发明的第4实施例的结构示意图，其特征是拨叉传动，交叉弹簧回零，LCD显示屏垂直于定栅、动栅板和杠杆的转动本面。
图6是本发明的第5实施例的结构示意图，其特征是防水、防油、防尘密封式的、其LCD显示屏相对杠杆转动本面有一夹角且显示屏相对基座可360°旋转，传动用拨叉，回零用交叉弹簧。
图7是本发明的第6实施例的结构示意图，其特征是拨叉传动，腔外与容栅传感器一体预装的交叉弹簧回零，LCD显示屏垂直于杠杆转动平面。
图8是本发明的第7实施例的结构示意图，其特征为齿轮转动，腔外与容栅传感器一体预装的交叉弹簧回零，LCD显示屏垂直于杠杆转动平面。
图9是本发明的第8实施例的结构示意图，其特征为齿轮传动，腔外与容栅传感器一体预装的交叉弹簧回零，LCD显示屏可在270°范围内旋转，转轴基本上沿测量杠杆。
园容栅角位移传感器的电极形状如图1所示。图1a是N=2的定栅和动栅，101是发射栅，102为接收栅，103为感应栅。图1b是N=4的定栅和动栅，111为发射栅，112为接收栅，113为感应栅。图1c是N=4的另一种形状的定栅和动栅。与图1b不同之处在于发射与接收栅的位置交换了，121为发射栅，122为接收栅，123为感应栅。
本发明的实施例之1见示意图2。杠杆表的杠杆系统可绕轴AA转动，它由装在基座203上一对轴承208和杠杆转轴202的无间隙配合实现。杠杆转动202的左右两边分别安装有测量杠杆201和拨叉杠杆204。杠杆表的角位移传感器的中心轴线BB与杠杆的转动中心轴线AA相平行。传感器的动栅园转盘205固定在转轴206上，转轴206可在固定于基座203上的精密配合轴承207中转动。通过转轴206上的拨杆与杠杆204上的拨叉相耦合，杠杆201测头的运动就能带动传感器动栅圆转盘205及其上的动栅PCB2转动。转轴206上安装有游丝209，游丝209的另一端安装在轴承座207上，用来提供转轴206的机械恢复力，以保持动栅PCB2机械零位的稳定性。传感器的定栅PCB1安装在基座203上，动栅PCB2粘在转盘205上，安装得定栅与动栅面对面平行(都垂直于与轴BB)且同心(轴BB穿过定栅与动栅的图形中心)并有一小的间隙。本实施例的定栅与动栅为图1a所示的N=2的园容栅，动栅与定栅间的间隙为(0.1±0.05)mm，Li=42mmLo=21mm，R=3.234mm.满足2πRLo/8NLi=0.635mm,杠杆表分辨率为0.01mm，使用普通数显卡尺的专用集成电路(IC)。印刷线路板PCB1除制作了定栅之外，还制作有测量电路，安装有集成电路(IC)、晶振、电容等元器件，成为具有测量电路的定栅板，它与液晶显示屏LCD用导电胶条电气相连接并一同固定安装在塑料壳210上成为测量显示模块，该模块相对基座203是位置固定的。
本发明的实施例之2见示意图3。本实施例与图2所示的杠杆表的结构相同，杠杆系统由测量杠杆301、传动杠杆304、杠杆转轴302以及与转轴302无间隙配合的轴承308组成。轴承308固装在基座303上。杠杆转动中心轴线AA与角位移传感器中心轴线BB相平行，两者相对基座的位置都是固定不变的。传感器的动栅园转盘305固定在转轴306上，转轴306与固定在基座303上的轴承307无间隙配合，使转轴306的转动中心轴线BB不漂移。游丝309的两端分别装在转轴306与轴承座307上以提供机械复零力。动栅PCB2装在转盘305上，定栅PCB1装在基座303上，安装得动栅与定栅间有一小的间隙而且面对面平行(都垂直于BB)同心(图形中心都在BB线上)成为角位移传感器。通过转轴306上的齿轮与杠杆304上的齿轮相啮合传动。杠杆301测头的运动就能带动动栅PCB2转动。本实施例与实施例1不同之处主要在于用齿轮传动代替拨叉传动，使得非线性误差更小，而且转轴306上齿轮的分度园半径R可制作得更小，有利于杠杆表分辨率提高。本实施例N=4,R=0.8,Li/Lo=2.46,满足2πRLo/8NLi=0.0635mm,分辨率为0.001mm(液晶显示屏LCD增为四位数字)。另一个不同点为LCD与具有测量电路的定栅板PCB1的电气连接为柔性连接(用柔性印刷线路或热压连接器)，塑料壳310与PCB1固定在基座303上，液晶显示屏LCD铰连接装在塑料壳301上，使得液晶显示屏LCD可相对基座翻动来调动视角。
本发明的实施例3见示意图4。本实施例的特点是液晶显示屏可相对基座360°转动，以便从不同方位观察读数。本实施例杠杆表的杠杆系统结构为杠杆转轴405的左、右，两边分别安装有测量杠杆401和拨叉杠杆406，转轴405上嵌有一对滚珠轴承403，轴承403绕安装在基座407上锥形轴尖404转动，轴尖404是用螺纹安装在基座407上的，其装入深度可调节到轴尖与滚珠轴承无间隙配合，保证杠杆转动轴线AA相对基座是固定的。测量杠杆401与杠杆转轴405之间用螺纹连接，中间隔有一个可调整长度的套筒402，是为了保证精确满足2πRLo/8NLi=0.0635mm，用来微调Lo的(转动中心轴线至测头触点的距离)。传感器的动栅园转盘412的上、下端各有一个锥形轴尖分别与滚珠轴承410、413无间隙配合，使转盘412的转动轴线BB在转动过程中恒定不变，并平行于杠杆转动轴线AA。轴承413嵌入到定栅板PCB1中，轴承413的中心与定栅图形中心重合，轴承410通过螺纹与紧固螺母411固装在基座407上，通过螺纹旋入深度的调节实现轴承410、413与转盘414的轴尖的无间隙配合。动栅PCB2安装在转盘412上，使动栅面垂直于轴线BB，动栅的图形中心在BB线上。印刷线路板PCB1上除制作的定栅之外，还制作有测量电路，安装有集成电路(IC)、晶振、电容等元器件。该具有测量电路的定栅板与液晶显示屏LCD通过导电胶条电气相连接并一同固定在塑料壳416上，塑壳416安装在园环状支架408上，支架408装入基座407中，可相对基座转动，支架408的转动中心轴线垂直于定栅面并穿过定栅的图形中心而且与动栅园转盘414的转动中心轴线BB相重合。动栅与定栅面对面平行有一小的间隙组成容栅角位移传感器，转盘412上有拨杆409，通过拨杆409与拨叉406耦合传动，传感器就能监测杠杆401测头的位移。杠杆表的机械复零系统由弹簧414、两个零位档杆415以及拨柱416组成，零位时交叉弹簧夹在拨柱416上，还同时压在两档杆415上，档杆平衡弹簧的恢复力而保持零位，当转盘414向任何方向转动，拨柱就偏离零位，弹簧414的一端离开拨柱416，另一端离开档杆415，就产生复零恢复力。
本发明的实施例之4见示意图5。本实施例的液晶显示屏与杠杆的转动平面相互垂直。杠杆系统由转轴505和安装在转轴505左右两边的测头杠杆501与拨叉杠杆506组成。转轴505有一对锥形轴尖与一对滚珠轴承504配合，轴承504用螺纹和紧固螺母503固紧在基座507上，螺纹安装的旋入深度调节可使轴尖与滚珠轴承实现无间隙配合，保证转轴505转动时其转动轴线AA相对基座的位置不会变。测头杠杆501也用螺纹装在转轴505上，可调整长度的套筒502套在501的安装螺纹上用以微调距离Lo，使精确满足2πRLo/8NLi=0.0635mm。传感器的动栅园转盘512中心孔上、下面均为锥形，装上滚珠就成为一对滚珠轴承，轴承中装入一根固定轴513，使盘512可绕轴513转动。轴513一端有伞形帽，另一端有螺母用来固装在支承架509上，通过调节螺纹的旋入深度，滚珠轴承与轴之间可实现无间隙配合，使得转盘512转动时，转动轴线BB对支承架固定不变。支承架509装在基座507上，使得轴线BB与轴线AA平行。动栅板PCB2装在转盘512上，安装得动栅面垂直轴线BB，动栅的图形中心在BB轴线上，定栅PCB1固定在轴513上，安装得轴线BB垂直于定栅面并穿过定栅的图形中心。这就保证动栅与定栅是平行与同心的，再使之面对面保持的一小的间隙就构成容栅传感器。转盘512上有一拨杆508，通过拨杆508与拨叉杠杆506的耦合，杠杆501测头的位移就会传动传感器的动栅而被监测出来。杠杆表的机械回零系统由安装在支承架509上的回零弹簧514，和装在基座507上的两个偏心档柱515，以及转盘512上的拨杆508构成。这里的拨杆508既被拨叉带动又拨动弹簧。偏心档柱515是用螺纹装在基座507上，改变偏心柱的安装方位(旋转螺纹)，零位时可使夹在拨杆508的交叉弹簧514正好与两个档柱515相切，以消除机械零位的变差保证杠杆表的精确零位。第三块印刷线路板PCB3上安装有开关，电池等无器件，集成电路(IC)、晶振电容等元器件既可装在PCB3上，也可装在定栅PCB1上。PCB3与液晶显示屏LCD用导电胶条电气相连接一并固装在塑壳上516上成为显示模块，该模块装在基座507上使LCD显示屏与杠杆转动面垂直，从而PCB1与PCB3两印刷线路板有90°夹角，PCB1与PCB3的电气连接方式可用柔性的电缆，柔性印刷线路或热压连接器(斑马纸)等作柔性连接。
本发明的实施例之5见示意图6，本实施例的特点是液晶显示屏相对杠杆运动面有一夹角，而且显示屏相对基座可以360转动，使得从不同方向观察显示屏均能调到最佳视角。本实施例的杠杆系统与实施例4的杠杆系统完全相同，图6标志601～606一一对应图5标志501～506。本实施例与实施例4重大不同之处。在于轴513是固定在支承架509上，而轴613相对支承架609可以转动。在轴613上装有上、中、下三个滚珠轴承。上、中两个滚珠轴承与转盘612配合，中、下两个滚珠轴承与支承架609配合，使得转盘612可绕转轴613旋转，转轴613又可绕用螺钉611固定在基座607上的支承架609旋转，螺母611旋入深度的调节可使上、中、下三个锥孔滚珠轴承全部实现无间隙配合，保证转盘612相对基座转动的转动中心轴线与转轴613相对基座转动的转动中心轴线是同一根线BB，BB与AA相平行。定栅板PCB1固装在转动轴613上，动栅板PCB2固装在转盘612上，安装的定栅与动栅面对面有一个的间隙，且转动中心轴线BB垂直于动栅与定栅面并穿过动栅和定栅的图形中心，构成一个容栅角位移传感器，该传感器的定栅可360°旋转改变机械零位，而不改变传感器的任何其他特性参数。杠杆系统与角位移传感器之间的传动是由拨叉杠杆606上的拨叉与转盘612上的拨杆608耦合来实现满足2πLoR/8NLi=0.635mm，分辨为0.01mm，本实施例回零系统与实例例4相同由回零弹簧614、拨杆608和两个偏心档柱615构成。定栅板PCB1上除制作有定栅之外还制作有测量电路，安装有集成电路(IC)、晶振、电容等元器件，成为具有测量电路有定栅板。该定栅板与液晶显示屏LCD用有一个斜面的导电胶条电气连接，两者保持一定的夹角一并固装在塑壳616中成为测量显示模块。本实施例与实施例4另一个不同之处是塑壳616中的测量显示模块不仅可相对基座作360°转动而且模块本身是密封的，同时基座607上又有密封橡胶环617与密封橡胶碗618，当模块616转动和杠杆601运动时仍能防止油、水、灰尘进入杠杆表内部，保证由PCB1与PCB2组成的容栅传感器能够在有油、水、尘埃等污染物的环境中可靠地工作。
本发明的实施例之6见示意图7。701～706为杠杆系统，与实施例4的杠杆系统501～506相同。拨叉杠杆706上的拨叉与转盘712上的拨杆708耦合传动，使测量杠杆触头的运动带动动栅园转盘712转动。转盘712上下两面各有锥形孔，经过滚珠与伞形轴713配合，轴713下端的螺纹装在支承架709上，螺母711起紧固与调节作用，使得滚珠与盘712和轴713无间隙配合，保证转盘712的转动中心轴线BB相对基座707恒定不变并使BB支承架709通过螺钉710装在基座707上，并与杠杆的转动中心轴线AA相平行，满足2πRLo/8NLi=0.635mm，杠杆表的分辨率为0.01mm。动栅和定栅面对面保持一个小的间隙约0.1mm并使转动中心轴线BB垂直于动栅和定栅面穿过动栅和定栅的图形中心，从而构成容栅角位移传感器。杠杆表的机械回零系统由回零弹簧714、拨杆708和两个档块715组成。与实施例4和实施则5不同之处是档块715不是直接装在基座707上，而是装在支承架709上，档块可绕中心孔C转动调节，使档块前端的园头在零位时刚好与弹簧714相切接触，调好后再在C、D两孔用螺钉将档块715紧固在支承架709上，弹簧714一端用压块717夹在支承架709上，该回零系统可在基座外先调节好，然后将支承架上传感器与回零系统整体装进基础座，安装调节比较方便。本实施例的定栅板PCB1上有测量电路并安装有集成电路(IC)、晶振、电容等元器件，定栅板PCB1固装在轴713上。印刷线路板PCB3装在塑壳716上，PCB3上安装有开关，电池等元器件，液晶显示屏LCD也安装在塑壳716上，PCB3与LCD用导电胶条电气相连接。相互垂直的PCB1与PCB3之间的电气连接是采用90°转角的直接锡焊。PCB1和PCB2的一部分面积是插入到了PCB3的开孔槽内以降低杠杆表整体的高度，这样可不减少定栅和动栅的有效面积以维持传感器的灵敏度。盖板718安装在基座707上，盖板718上的音孔嵌入轴713的伞形帽，使轴713两端固定不易晃动，同时盖板718起保护容栅传感器的作用。
本发明的实施例之7见示意图8。本实施例与实旋例6的整体结构基本相同。杠杆系统801～806与图7的杠杆系统701～706不同之处只是706为拨叉杆，806则为齿轮杠杆。与杠杆齿轮啮合的从动齿轮810制作在转轴813上，转盘812用螺纹固装在转轴813上随转轴一起转动。转轴813与支承架809上制作有一对锥面滚珠轴承座旋紧转盘812到转轴813上可使滚珠轴承无间隙配合，转轴813的转动中心轴线BB在转动过程中相对支承架809位置保持恒定不变。支承架809通过螺钉紧固在基座807上，使BB轴线平行于AA轴线满足2πRLo/8NLi=0.0635mm，分辨率为0.001mm。动栅板PCB2固装在转盘812上，轴线BB垂直于动栅面并穿过动栅的图形中心。定栅板PCB1固装在盖板818上，盖板818固装在基座807上，使得定栅与动栅面对面保持一小的间隙并让轴线BB垂直于定栅面穿过定栅的图形中心，从而构成容栅角位移传感器。杠杆表的回零系统与实施例6相同，由用压块817压在支架809上的弹簧814、转盘812上的拨杆808以及装在支承架809上的两个可调档块815组成，只是拨杆808现在仅仅拨动弹簧814，不再作为与杠杆耦合的传动件。印刷线路板PCB3与液晶显示屏LCD用导电胶条电气连接一并固装在塑壳816上成为显示模块该模块固定在基座807上。印刷线路板PCB3上开有槽，可让转盘和动栅PCB2的部分面积进入槽内转动，定栅板PCB1的部分面积也插入槽内。互相垂直的PCB3与PCB1的电气连接用90℃转角直接锡焊开关装在PCB3上，电池、集成电路(IC)、晶振、电容等元器件既可安装在PCB1上也可安装在PCB3上。
本发明实施例之8见示意图9。本实施例的杠杆系统，容栅传感器测量系统以及机械回零系统均与实施7相同，同样满足2πRLo/8NLi=0.0635mm，分辨率也是0.001mm。不同之处只是由PCB3液晶显示屏LCD和塑壳916组成的测量显示模块的安装位置不同，本实施例的显示模块安装在基座的后部，使显示屏大致垂直于测头杠杆901，在一些应用场合(如深入到孔槽内进行测量)这种结构的杠杆表读数比较方便。本实施例线路板PCB3与定栅板PCB1的电气连接用柔性电缆919。模块916固定在板921上，板921能够以轴920为转轴相对基座907转动，柔性电缆充许其转动范围为270°，可以方便地从各个方位观察显示屏。
本发明的容栅式数显杠杆表是对现有的电位器式数显杠杆表和改进，其优点是1、由于容栅传感器没有电位器传感器的摩擦电接触点，使得其稳定性和寿命均优于电位器式传感器；2、园容栅传感器的定栅沿动栅的转轴任意角度后，除改变零位外传感器的其他特性参数不会改变，这不仅可用来调节机械零位，而且与电调零位相结合，可使得与定栅板连成一体的LCD显示器旋转到任何方向，以便各方位的观察者读数。现有的电位器式数显杠杆表，电位器的电阻定片不能随便旋转，为了方便各方位观察读数，是在一个杠杆表的不同方向安装两个显示屏。同时用数字倒转读数电路和开关控制显示屏的数字倒转180°显示。显然，旋转显示屏的方法要简单实用得多；3、本发明的容栅式数显杠杆表通过选用适当的杠杆比Li/Lo与传动比R/Li满足2πRLo/8NLi=0.635mm或0.0635mm，就可直接使用通常数显卡尺的专用集成电路(IC)来作杠杆表的测量电路IC，可节省开发新IC的费用。综上所述，本发明的数显杠杆表比现有数显杠杆表的机械结构与电路均更简单、稳定性更高、寿命更长，生产与开发成本更低，适于工业应用。
权利要求
1.一种数显示杠杆表，具有角位移传感器、数字显示屏、测量电路板以及通过轴承安装在基座上的杠杆转动中心轴，杠杆转动中心轴一端安装有具有测量触头的测量杠杆，另一端安装有具有机械传动件的传动杠杆，用来带动角位移传感器。其特征在于由杠杆带动的角位移传感器是容栅式角位移传感器，它由包括发射电极与接收电极的定栅，和作为感应电极的动栅，以一定的间隙面对面平行同心安置构成。
2.根据权利要求1所述的数显杠杆表其特征在于动栅设置在由杠杆带动的圆转盘上，该转盘绕一根固定在基座上的轴转动，转盘与轴之间安置有轴承，其转动中心轴线垂直于动栅和定栅面并穿过动栅和定栅的图形中心。
3.根据权利要求1所述的数显杠杆表其特征在于动栅设置在由杠杆带动的圆转盘上，该转盘固定在一转轴上，该转轴可相对基座转动，转轴与基座之间安置有轴承，其转动中心轴线垂直于动栅和定栅面并穿过动栅和定栅的图形中心。
4.根据权利要求1所述的数显杠杆表其特征在于包括容栅传感器的发射电极与接收电极的定栅，制作在一块印刷线路板上，该印刷线路板上还制作有测量电路并安装有集成电路(IC)、晶振、电容等元器件，该带测量电路的定栅板与数字显示屏电气上和机械上连成一体并固定在基座上。
5.根据权利要求1所述的数显杠杆表其特征在于包括容栅传感器的发射电极与接收电极的定栅，制作在一块印刷线路板上，该印刷线路板上还制作有测量电路并安装有集成电路(IC)、晶振、电容等元器件，该带测量电路的定栅板固定安装在基座上，数字显示屏与该带测量电路的定栅板的电气与机械的连接方式是柔性连接，使得数字显示屏可相对该带测量电路的定栅板翻动。
6.根据权利要求1所述的数显杠杆表其特征在于包括容栅传感器的发射电极与接收电极的定栅，制作在一块印刷线路板上，该印刷线路板上还制作在测量电路并安装有集成电路(IC)、晶振、电容等元器件，该带测量电路的定栅板与数字显示屏电气上机械上连成一体成为测量显示模块，该模块可相对基座作360°转动，其转动中心轴线垂直于容栅传感器的动栅和定栅面并穿过动栅与定栅的图形中心。
7.根据权利要求1所述的数显杠杆表其特征在于包括容栅传感器发射电极与接收电极的定栅，制作在一块印刷线路板上，该印刷线路板上还制作有测量电路并安装有集成电路(IC)、晶振、电容等元器件，该带测量电路的定栅板与数字显示屏电气和机械上以柔性方式连接，使得数字显示屏可相对该带测量电路定栅板翻动。该带测量电路的定栅板与数字显示屏安装在基座上的方式是可一起相对基座作360°转动，其转动中心轴线垂直于容栅传感器的动栅和定栅面并穿过动栅和定栅的图形中心。
8.根据权利要求1所述的数显杠杆表，其特征在于安装有集成电路(IC)、晶振、电容等元器件的测量电路板与数字显示屏组成一独立的测量模块，该模块与容栅角位移传感器的电气连接是用电缆作柔性电气连接。该模块安装在基座上的方式不受传感器的约束，可安装在基座上任一位置，绕任一设定轴转动，沿任一设定方向翻动。
9.根据权利要求1所述的数显杠杆表，其特征在于容栅式角位移传感器的定栅与动栅均为园形，定栅园面上包括一个园环状接收电极和8N个扇形发射电极。每个发射电极栅所张的扇面角为2π/8N，动栅园面上有N个感应电极，感应电极上与接收电极相对应的部分所张的扇面角为2π/N，感应酬电极上与发射电极相对应的部分所张的扇面角为2π/2N,N是正整数，对于分辨率0.01mm的杠杆表，满足2πRLo/8NLi=0.635mm，对于分辩为0.001mm的杠杆表，满足2πRLo/8Nli=0.0635mm。其中Lo是杠杆转动中心到测量杠杆上测量头接触点的距离，Li是杠杆转动中心到传动杠杆与角位移传动耦合接触点的距离，R为动栅园转盘转动中心到传动杠杆与角位移传感器的传动耦合接触点的距离。
10.根据权利要求2所述的数显杠杆表其特征在于驱动角位移传感器的杠杆上的传动件为拨叉，在动栅圆转盘上安装有一个与该拨叉配合的拨杆，动栅园转盘的转动轴线平行于杠杆转动中心轴线。
11.根据权利要求3所述的数显示杠杆表其特征在于带动角位移传感器的传动杠杆上的传动件为一主动齿轮，在固定有动栅圆转盘的转轴上设置有与该主动齿轮啮合的从动齿轮，固定有动栅园转盘的转轴的转动轴线平行于杠杆的转动中心轴线。
全文摘要
一种容栅式数显杠杆表,由装在基座(407)上的绕AA轴转动的杠杆系统(401～406)和绕BB轴转动的容栅角位移传感器(410～413、PCB1、PCB2)以及弹簧回零系统(414～416)与测量显示模块(416、LCD、PCB1)构成,轴AA与轴BB相平行,满足2πRLo/8NLi=0.635mm(对0.01mm 分辩率)或0.0635mm(对0.001mm 分辩率),8N为容栅传感器发射电极栅的总数。本发明的数显杠杆表,传感器无接触磨擦从而稳定可靠且寿命长;液晶显示模块可360°旋转调节零位,方便从各方位观察读数。
文档编号G01D5/02GK1299955SQ9912457
公开日2001年6月20日 申请日期1999年12月12日 优先权日1999年12月12日
发明者陈其良, 陈绍光, 刘海平 申请人:陈其良, 陈绍光