Реостатный датчик линейных перемещений

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для изменения линейных перемещений с помощью резистивного датчика, содержащего два соосно установленных реохорда. Датчик снабжен ведущим роликом, непосредственно контактирующим с катушкой основного реохорда, и ведомым роликом, соединенным гибкой тягой с диском, на котором закреплен второй реохорд. Скользящий контакт основного реохорда взаимодействует с гайкой ходового винта, соединенной с ведущим роликом, а спираль этого реохорда жестко закреплена на цилиндрической поверхности катушки. 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при автоматизации технологических процессов с объектами перемещения для повышения качества обратной связи.

Известен реостатный датчик линейных перемещений, содержащий корпус, катушку, установленную в корпусе с возможностью вращения, реохорд, намотанный на катушку и соединенный с объектом перемещения, и контакт, скользящий по реохорду и закрепленный неподвижно на корпусе [1] Недостатком такого датчика является обязательное соединение с объектом перемещения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является реостатный датчик линейных перемещений, содержащий корпус, установленные в нем соосно катушку с намотанной на ее цилиндрической поверхности спиралью основного реохорда и диск с закрепленным на его плоской поверхности разомкнутым кольцевым реохордом, а также электрически соединенные между собой скользящие контакты обоих реохордов [2] Недостатком данного датчика является двойное соединение с объектом перемещения и отсутствие регулирования точности измерений, что ограничивает диапазон применения.

Для расширения диапазона применения и улучшения качества эксплуатации датчика реостатный датчик линейных перемещений, содержащий корпус, установленные в нем соосно катушку с намотанной на ее цилиндрической поверхности спиралью основного реохорда и диск с закрепленным на его плоской поверхности разомкнутым кольцевым реохордом, а также электрически соединенные между собой скользящие контакты обоих реохордов, снабжен ведущим роликом, непосредственно контактирующим с катушкой, ведомым роликом соединенным гибкой тягой с диском и закрепленным на общей оси обоих роликов ходовым винтом с гайкой, на которой закреплен скользящий контакт основного реохорда, а спираль этого реохорда жестко закреплена на поверхности катушки.

На фиг. 1 изображен реостатный датчик линейных перемещений; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1.

Датчик содержит корпус 1, выполненный из диэлектрического материала и имеющий ось, катушку 2 и диск 3, установленные на оси с возможностью раздельного вращения, основной реохорд 4, спираль которого жестко закреплена на цилиндрической поверхности катушки, разомкнутый кольцевой реохорд 5, закрепленный на плоской поверхности диска, и скользящие контакты 6 и 7 обоих реохордов, соединенные между собой электрически. При этом контакт 6 для перемещения вдоль образующей катушки, чтобы обеспечить его постоянный контакт с основным реохордом, снабжен гайкой 8 с ходовым винтом 9 и закреплен на ней через пластинчатую пружину 10, исключающую проворот гайки и обеспечивающую прижим контакта к реохорду.

Датчик снабжен ведущим роликом 11, непосредственно контактирующим со ступицей катушки 2, и ведомым роликом 13, соединенным гибкой передачей с диском 3, например в виде пасика 12, контактирующего со ступицей 14 диска. Ведущий ролик 11 установлен таким образом, чтобы часть его образующей выступала из корпуса 1 для обеспечения контакта с объектом перемещения, и снабжен резиновой шиной 15, позволяющей исключить нестабильность вращения из-за шероховатости поверхности объекта и дающей возможность надежного прижима ролика. Диаметры ведущего ролика 11 и контактирующей с ним поверхности катушки 2, а также шаг резьбы ходового винта 9 подбираются таким образом, чтобы гайка 8 перемещала контакт 6 на шаг спирали реохорда 4 за время одного оборота катушки. Одновременно гибкая передача на диск 3 обеспечивает скорость его вращения не менее 5:1 относительно скорости вращения ведущего ролика 11.

Реостатный датчик линейных перемещений работает следующим образом.

Подготовка к работе. Объектом перемещения является шток механизма перемещения с возвратно-поступательным движением и вращением. Подбирают реостатный датчик линейных перемещений под определенный диапазон контролируемого перемещения штока. Датчик жестко закрепляют в непосредственной близости от штока, располагая корпус таким образом, чтобы ведущий ролик 11 через шину 15 плотно прижимался к штоку, ось ролика при этом должна быть расположена перпендикулярно оси штока. Корпус датчика не должен касаться штока. Электрические выводы датчика соединяются с блоком регистрации и преобразования, включающим цифровой индикатор и при необходимости запоминающее устройство с накопителем. Блок регистрации и преобразования подключают к сети питания, если нет автономного.

Работа. Включение механизма перемещения штока одновременно включает блок регистрации и преобразования датчика. Движение штока, например поступательное, приводит во вращение ведущий ролик 11, передающий движение на все рабочие органы датчика за счет жесткого крепления на его оси ведомого ролика 13, причем осью является ходовой винт 9, перемещающий гайку 8 с контактом 6 на пластинчатой пружине 10.

Ведущий ролик 11 вращает катушку 2 и одновременно с помощью ведомого ролика 13 посредством гибкой передачи через пасик 12 на ступицу 14 вращает диск 3. Контакт 6 постоянно скользит по основному реохорду 4, контролируя с помощью блока регистрации его увеличивающееся сопротивление, а контакт 7 скользит по разомкнутому кольцевому реохорду 5, являющемуся добавочным сопротивлением к определенному участку основного реохорда.

При переходе контакта 7 через разомкнутую часть реохорда 5 блок регистрации с помощью запоминающего устройства фиксирует полное сопротивление реохорда. Таким образом перемещение штока контролируется датчиком за счет одновременной фиксации блоком регистрации суммарного сопротивления обоих реохордов по формуле: P=P_к+(x P_д), где Р величина суммарного сопротивления; P_к величина сопротивления участка основного реохорда; х число фиксаций полного сопротивления разомкнутого кольцевого реохорда; Р_д величина сопротивления разомкнутого кольцевого реохорда.

Снабжение датчика ведущим роликом, непосредственно контактирующим с катушкой, позволяет полностью изолировать реохорд от влияния окружающей среды, контролировать как прямолинейное перемещение, так и непрямолинейное, а также упрощает соединение датчика с объектом перемещения. Снабжение датчика ведомым роликом, соединенным гибкой тягой с диском, обеспечивает регулировку точности контроля перемещения и расширяет диапазон применения. Снабжение скользящего контакта основного реохорда гайкой с ходовым винтом, являющимся осью ведущего и ведомого роликов, дает возможность удлинить основной реохоpд и контролировать его сопротивление при многооборотности катушки, что повышает точность контроля и расширяет диапазон измерения. Выполнение основного реохорда в виде жестко закрепленной спирали на цилиндрической поверхности катушки удлиняет реохорд, обеспечивая повышение чувствительности датчика, и увеличивает диапазон измеряемого перемещения.

Таким образом обеспечена работа всех элементов датчика в закрытом корпусе, что исключает влияние окружающей среды на реохорды, сохраняет точность отсчета в большом диапазоне измерения перемещений.

Предложенный датчик найдет широкое применение при автоматизации технологических процессов, особенно в процессах, где нет доступа непосредственно к объекту перемещения. Датчик найдет также применение в промышленных технологических линиях и процессах, позволяя контролировать возвратно-поступательное движение объекта, как прямолинейное, так и непрямолинейное.

Формула изобретения

РЕОСТАТНЫЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий корпус, установленные в нем соосно катушку с намотанной на ее цилиндрической поверхности спиралью основного реохорда и диск с закрепленным на его плоской поверхности разомкнутым кольцевым реохордом, а также электрически соединенные между собой скользящие контакты обоих реохордов, отличающийся тем, что он снабжен ведущим роликом, непосредственно взаимодействующим с катушкой, ведомым роликом, соединенным гибкой тягой с диском, а также закрепленным на общей оси обоих роликов ходовым винтом с гайкой, на которой закреплен скользящий контакт основного реохорда, спираль которого жестко закреплена на цилиндрической поверхности катушки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2