专利名称：拉线式光电位移传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量物体位移的传感器，具体的说是一种拉线式光电位移传感器。
技术背景目前，现有的位移传感器有机械式、电阻式、电容式和电感式等，这类传感器往往存在着读数不直观，不利于自动控制，模拟信号输出等不足。尤其是量程一般较小，否则因体积过大而安装不便，所以在应用上受限制。
实用新型的内容针对现有位移传感器的种种弊端，本实用新型提出了一种拉线式位移传感器，它采用光电断续器件为传感信号源，CMOS数字集成元件为识别、齿轮间隙误差修正、控制、可逆计数、数码显示及数字信号输出电路。
本实用新型的技术方案一种拉线式光电位移传感器，包括拉线、拉线盘、盘簧、棘轮、齿轮组、切换轮、光电断续器、机壳和底座，其特征在于机壳固定在底座上，缠绕有拉线的拉线盘、盘簧及齿轮组的主动齿轮共轴放置在机壳内，其主轴两端活动置于机壳相对的壁上；齿轮组的五个从动齿轮分别由大至小相互啮合放置在机壳内，与主动齿轮相啮合的棘轮为齿轮组的最大从动齿轮，由五个夹角为72度的叶片构成的切换轮为最小的从动齿轮，两个光电断续器的发射极与接收极分别置于切换轮面的两侧，发射极与接收极之间的光线穿过并垂直于切换轮面，两个光电断续器相互夹角为54度。
所述的拉线式光电位移传感器，其特征在于所述的光电断续器为槽型光电断续器，其槽型口与切换轮面相切。
所述的拉线式光电位移传感器，其特征在于所述的拉线盘直径为50mm，所述的拉线直径为0.3mm，拉线盘对应的机壳位置开有拉线孔。
所述的拉线式光电位移传感器，其特征在于所述的切换轮的叶片为黑色不透光材料。
本实用新型的原理由直径为0.3毫米的不锈钢丝为拉线，它一头挂在被测物体上，另一头盘在传感器的拉线盘上。当被测物体产生位移拉动钢丝时，拉线盘将作相应的正反方向旋转。为了让钢丝绷紧使位移传动不失真，与拉线盘同轴设置有一定刚度的盘簧。为了防止拉线拉动过猛，采用棘轮自动打滑装置来保护齿轮组不遭损坏。当拉线盘转动一周，由齿轮组变速，将切换轮转动万转以上，这样测出的位移量被放大，不但工作可靠，而且大大提高了量测精度和分辨率。又直径约为50毫米拉线盘上能缠数圈钢丝，所以位移量程能达1米以上。切换轮的叶片为黑色不透光材料，用以切换两个槽型光电断续器的光线。当黑色的叶片转到光电断续器槽内，遮住了光线，光敏三极管则处于截止状态；当切换轮叶片转出槽外，则红外被光敏三极管接受并使其导通。将两个光电断续器安装在切换轮的相应位置，这样就可把正反向转动的机械信号转换成可逆的数字信号。该数字信号经过位移显示器处理后，显示出位移的数据及方向。
本实用新型的效果本实用新型的精度高、量程大、线性度和稳定性好、环境要求低、体积小、重量轻。本实用新型适用于土木建筑、机械加工、设备安装、国防科技、科学实验等领域；尤其是与计算机联接，能大大提高自动控制的能力。
图1本实用新型的内部俯视结构示意图。
图2本实用新型的仰视结构示意图。
图3本实用新型的内部局部剖视图。
图4本实用新型的拉线盘的正视图。
图5本实用新型的拉线盘的俯视图。
图6本实用新型的切换轮的俯视图。
图7本实用新型的切换轮的侧视图。
具体实施方式
参见图1~7。一种拉线式光电位移传感器，包括拉线1、拉线盘3、盘簧5、棘轮10、齿轮组6、切换轮7、槽型光电断续器8、机壳11和底座12，机壳11固定在底座12上，缠绕有拉线1的拉线盘3、盘簧5及齿轮组6的主动齿轮9共轴放置在机壳11内，其主轴4两端活动置于机壳11相对的壁上；齿轮组6的五个从动齿轮分别由大至小相互啮合放置在机壳内，与主动齿轮9相啮合的棘轮10为齿轮组6的最大从动齿轮，由五个夹角为72度的叶片构成的切换轮7为最小的从动齿轮，两组槽型光电断续器8的槽型口与切换轮7的轮面相切，两组槽型光电断续器8的相互距离大于等于切换轮7叶片远端的叶面宽度。
拉线盘3直径为50mm，拉线1直径为0.3mm，拉线盘3对应的机壳11位置开有拉线孔2。切换轮7的叶片为黑色不透光材料。
拉线头1是与被测物体上的挂钩连接，以传递被测物体间的位移。拉线盘3的作用是盘绕拉线钢丝。将拉线钢丝传递的正反位移，经一定直径的拉线盘带动主轴和调整传感换算，使显示与实际的位移量一致。盘簧5的作用是为了位移传动不失真，而绷紧拉线钢丝。经齿轮组6的变速将切换轮转动万转以上，达到放大位移量和提高分辨率及精度。由黑色不透光的五片叶片组成的切换轮7，作用是切换两个槽型光电断续器8的光线。槽型光电断续器8按一定夹角安装，当黑色的切换轮叶片转到光电断续器槽内，遮住了光线，光敏三极管则处于截至状态；当叶片转出槽外，则红外光被光敏把三极管接受并使其导通，这样将正反向转动的机械信号转换为可逆的数字信号。棘轮10是自动打滑装置，来保护齿轮组不遭损坏。
拉线式光电位移传感器的具体使用1)、将传感器用螺栓固定在相对不产生位移的构件上，其拉线与被测物体位移方向尽可能一致，且在同一轴线上。2)、在被测物体上安装或粘贴挂钩，以便于与传感器拉线连接。
3)、手捏拉线接头轻轻地从传感器拉线孔中拉出钢丝，挂在被测物体的挂钩上。当拉出的钢丝出现红色条纹时为极限，不能再拉出。否则，位移的测量将产生误差或损坏传感器。如果拉出的钢丝不够长，可外加连接钢丝连接。
4)、根据被测物体估计的正反位移量来确定从传感器拉出的拉线长度，以确保其位移量在传感器的量程范围内。若被测物体只正向增加位移，将传感器的拉线接头先拉出2cm左右，再与被测物体的挂钩连接。随着正向位移量的增加拉线会不断拉出，这样最大的量程为0-2000mm；若被测物体只反向增加位移，将传感器的拉线接头拉出2000mm与被测物体的挂钩连接。随着反向位移量的增加，拉线会不断回缩，这样最大量程为0-2000mm；若被测物体的正反位移量及位移方向先后次序未知或多变，可将拉线接头拉出1050mm，这样确保其量程为-1000-1000mm。从上所知，用户可按估计的位移量和位移方向先后次序，可任意自选拉线接头拉出的长度，以达到最佳的测量效果。
拉线式光电位移传感器的性能1、量程0-2000mm或-1000-1000mm2、分辨率0.01mm3、精度正负0.03mm4、测量速度Vmax＝20.0mm/s5、输出数字信号6、工作温度-10-60摄氏度7、连接方式钢丝悬挂8、电源正12v(开关电源)9、尺寸直径60×45mm10、重量110g。
权利要求1.一种拉线式光电位移传感器，包括拉线、拉线盘、盘簧、棘轮、齿轮组、切换轮、光电断续器、机壳和底座，其特征在于机壳固定在底座上，缠绕有拉线的拉线盘、盘簧及齿轮组的主动齿轮共轴放置在机壳内，其主轴两端活动置于机壳相对的壁上；齿轮组的五个从动齿轮分别由大至小相互啮合放置在机壳内，与主动齿轮相啮合的棘轮为齿轮组的最大从动齿轮，由五个夹角为72度的叶片构成的切换轮为最小的从动齿轮，两个光电断续器的发射极与接收极分别置于切换轮面的两侧，发射极与接收极之间的光线穿过并垂直于切换轮面，两个光电断续器相互夹角为54度。
2.根据权利要求1所述的拉线式光电位移传感器，其特征在于所述的光电断续器为槽型光电断续器，其槽型口与切换轮面相切。
3.根据权利要求1所述的拉线式光电位移传感器，其特征在于所述的拉线盘直径为50mm，所述的拉线直径为0.3mm，拉线盘对应的机壳位置开有拉线孔。
4.根据权利要求1所述的拉线式光电位移传感器，其特征在于所述的切换轮的叶片为黑色不透光材料。
专利摘要本实用新型公开了一种拉线式光电位移传感器，包括拉线、拉线盘、盘簧、棘轮、齿轮组、切换轮、槽型光电断续器、机壳和底座，采用光电断续器件为传感信号源，满足了土木建筑、机械加工、设备安装、自动控制、国防科技和科学实验等领域应用的需求。
文档编号G01D5/26GK2789724SQ20052007086
公开日2006年6月21日 申请日期2005年4月13日 优先权日2005年4月13日
发明者汪哲荪 申请人:汪哲荪