Датчик-преобразователь линейных перемещений
Полезная модель может быть использована для измерения линейных перемещений объектов и исследования процесса их линейных перемещений. Датчик-преобразователь линейных перемещений содержит индикатор часового типа со щупом для осуществления связи с испытуемым объектом, излучатель, фотодатчик, соединенные через порт мыши с компьютером и между которыми установлен диск с прорезями. Последний соединен со стрелкой индикатора посредством зубчатой передачи. Датчик передает информацию о линейных перемещениях в реальном масштабе времени непосредственно в компьютер и осуществляет обратную связь с исследуемым объектом. Зубчатая передача обеспечивает необходимое передаточное число при передаче информации от испытываемого объекта. Технический результат заключается в повышении достоверности, точности и информативности исследований.
Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для измерения линейных перемещений объектов, в частности для исследования процесса линейного перемещения испытуемого образца.
Известно устройство для измерения линейного перемещения по патенту РФ на изобретение №2266517, МПК G 01 В 5/00, G 01 В 7/00, содержащее подпружиненный измерительный шток, связываемый в процессе измерения с контролируемым объектом, расположенный внутри переходной втулки. Втулка имеет отверстие, закрытое винтом. Измерительный шток свободным концом взаимодействует с микрометрическим винтом, установленным в диэлектрическом переходнике, жестко связанном с переходной втулкой. Микрометрический винт через источник тока и сигнальную лампу электрически соединен с переходной втулкой. Сигнальная лампа сигнализирует о моменте соприкосновения микрометрического винта с измерительным штоком.
К недостаткам данного устройства относится следующее: ограниченность области применения, сложность конструкции, необходимость установки нуля. К тому же этим устройством можно измерить только конкретную величину перемещения, вследствие чего оно обладает малой информативностью.
Известно также устройство для измерения перемещений по патенту РФ на изобретение №2060455, МПК G 01 В 9/00, которое содержит последовательно установленные лазер, оптический элемент в виде пластины и отражатель, предназначенный для крепления на объекте, два фотоприемника и соединенный с ними блок обработки. В резонаторе установлена диафрагма, совмещенная с оптической осью и выполнена в виде точки. Одна из поверхностей пластины выполнена в виде винтовой
поверхности с шагом, равным h=k
/2(n-1), где - длина волны излучения лазера, мкм; n - показатель преломления пластины; k - натуральное число. Фотоприемники установлены так, что их светочувствительные площадки лежат в смежных секторах с вершинами, расположенными на оптической оси, и углами при вершине, равными р/2К. Недостатками этого устройства являются сложность конструкции, необходимость точной настройки всех элементов относительно друг друга.
Наиболее близким к заявленному датчику является датчик -преобразователь в устройстве для испытания материалов на трение по патенту РФ на изобретение №2244290, изображенный на фиг.2 и 3. Этот датчик выполнен оптико-механическим в виде диска с прорезями, надетого на вал стрелки индикатора часового типа со щупом, предназначенным для соединения с испытуемым образцом. Диск с прорезями установлен между излучателем и фотодатчиком, которые соединены через порт мыши с компьютером. Такой датчик-преобразователь конструктивно прост, позволяет снятые результаты передать непосредственно к регистрирующему устройству (в компьютер), тем самым повысить точность исследований, а также повысить информативность исследований перемещений испытуемых объектов в сравнении с приведенными аналогами. Однако у этого датчика отсутствует обратная связь с исследуемым объектом, которая могла бы еще более повысить информативность исследований. Кроме того, известный датчик не позволяет увеличить передаточное число при передаче информации от исследуемого объекта к регистрирующей аппаратуре, а это могло бы повысить точность исследований.
Задача полезной модели состоит в расширении функциональных возможностей устройства для получения более достоверных и точных данных об испытываемом объекте при исследовании процесса его линейных перемещений.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемая полезная модель для решения поставленной задачи, заключается в возможности устройства осуществлять не только прямую, но и обратную связь с испытываемым объектом, а также в обеспечении устройством оптимального передаточного числа при передаче информации от испытываемого объекта и наоборот. Эти функции в конечном итоге повышают достоверность, точность и информативность исследований.
Технический результат достигается следующим образом. Общим с прототипом является то, что датчик - преобразователь содержит индикатор часового типа со щупом, предназначенным для соединения с испытуемым объектом, излучатель, фотодатчик, диск с прорезями, соединенный с индикатором часового типа и установленный между излучателем и фотодатчиком, порт мыши для соединения излучателя и фотодатчика с компьютером. В отличие от прототипа согласно заявляемой полезной модели датчик-преобразователь дополнительно содержит зубчатую передачу, а диск с прорезями снабжен валом, на который надето одно из колес зубчатой передачи. Другое колесо зубчатой передачи надето на ось стрелки индикатора часового типа. Кроме этого, диск с прорезями установлен на валу с возможностью его съема.
Указанная совокупность существенных признаков не обнаружена в уровне техники. Это подтверждает новизну заявляемой полезной модели.
Введение зубчатой передачи позволило изменить точность измерений. Используя ведущее (ведомое) зубчатое колесо с определенным количеством зубьев можно добиться требуемой точности для данного процесса исследования. Увеличивая диаметр диска, можно увеличить количество прорезей, а передаточное отношение зубчатой передачи позволит увеличить количество оборотов диска с прорезями, что дает возможность получить большее количество точек на диаграмме. Таким образом, применение зубчатой передачи и съемных дисков с прорезями повышает точность измерений и решает поставленную задачу.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 схематично изображен датчик-преобразователь линейных перемещений. На фиг.2 - диск с прорезями.
Датчик (фиг.1) выполнен оптико-механическим: на ось 1 стрелки индикатора часового типа установлено зубчатое колесо 2. Диск имеет вал вращения 3, и на нем установлено зубчатое колесо 4, которое входит в зацепление с колесом 2. Диск 5 установлен между излучателем 6, роль которого выполняет инфракрасный излучающий диод, и фотодатчиком 7 (фоторезистором). Фотодатчик 7 и излучатель 6 соединены с компьютером через порт мыши (на чертеже не показана).
Устройство работает следующим образом. В результате движения образца будет двигаться щуп индикатора. Измеряемые перемещения преобразуются в электрические импульсы в датчике-преобразователе. Происходит это следующим образом. Возвратно-поступательное движение образца преобразуется во вращательное движение оси стрелки 1 индикатора часового типа. Движение передается через передаточный механизм (зубчатую передачу) к валу 3. Вместе с валом 3 вращается диск 5 с прорезями (прерывателем), через который проходит (или не проходит) поток инфракрасного излучения от излучателя 6 (фиг.1). Таким образом при вращении диска 5 поток излучения прерывается, что регистрируется соответствующим фотодатчиком 7 (фототранзистором).
Информация от датчика вводится в компьютер (фиг.1) через порт мыши. Каждый импульс прошедшего излучения рассматривается как перемещение на один шаг по одной из координат (координате перемещения или усилия). Питание инфракрасного излучателя 6 и фотодатчика 7 осуществляется от компьютера через порт мыши.
Непосредственная связь датчика через порт мыши с компьютером дает возможность, используя соответствующие программы, на мониторе получить диаграммы: перемещения - время; усилие - время и
перемещение - перемещение, а обрабатывая их с помощью математических программ - характеристики исследуемых объектов.
Изменение передаточного числа с использованием съемных зубчатых колес и диска с прорезями различных диаметров в несколько раз увеличит точность измерений
Для контроля точности возможна запись осциллограммы в соответствующих координатах в реальном масштабе времени, а также оценка точности измерений испытательных устройств с помощью компьютера при наличии специальных математических программ. Это дает возможность контролировать и выбирать оптимальные режимы исследуемых процессов и управлять, т.е. осуществлять обратную связь с исследуемым объектом (с исследуемой системой).
1. Датчик-преобразователь линейных перемещений, содержащий индикатор часового типа со щупом, предназначенным для соединения с испытуемым объектом, излучатель, фотодатчик, диск с прорезями, соединенный с индикатором часового типа и установленный между излучателем и фотодатчиком, порт мыши для соединения излучателя и фотодатчика с компьютером, отличающийся тем, что он дополнительно содержит зубчатую передачу, а диск с прорезями снабжен валом, на который надето одно из колес зубчатой передачи, другое колесо которой надето на ось стрелки индикатора часового типа.
2. Датчик-преобразователь по п.1, отличающийся тем, что диск с прорезями установлен на валу с возможностью его съема.
