一种拉线位移传感器

发布时间:2019-06-23浏览次数:4

 拉线位移传感器又名拉绳位移传感器,是直线位移传感器在结构上的精巧集成,充分结合了角度位移传感器和直线位移传感器的优点,是一款结构紧凑、测量行程长、安装空间尺寸小且具有高精度测量的传感器,行程从一百毫米至十几米不等。实际使用时,当被测物体产生位移时,拉动与其相连接的拉线移动,再通过光电传感器对机械位移量进行测量,并将测量到的机械位移量转换成可计量且呈线性输出的数字/模拟信号,然后通过比例关系转换成线性的位移量输出。拉线位移传感器能实现低成本的高精度行程测量目的。

  现如今,市面上所出现的普通拉线位移传感器,大多都是通过电位计进行测量,因此无法进行任意测量点的归零,比如小松盾构机的螺旋机闸门与铰接油缸的行程传感器。并且,国内现有的拉线位移传感器通长只有一个信号输出,所输出的信号为速度信号或行程信号,而同时输出速度和行程两个信号的拉线位移传感器则需要从国外采购,价格非常昂贵,如在日本小松公司购买该类能同时输出速度和行程两个信号的传感器需要1.6万。现如今,国内实现双信号同时输出所采用的通常处理办法是外接PLC模块或者单片机对传感器所输出信号进行处理并获得另一个信号,这样测量设备占用体积大,并且成本较高。

  由上述内容可知,现如今缺少一种结构简单、安装紧凑、体积小且使用操作简便、使用效果好的拉线位移传感器,能同时输出速度和行程两个信号。

  实用新型内容

  本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种拉线位移传感器,其结构简单、安装紧凑、体积小且使用操作简便、使用效果好,能同时输出速度和行程两个信号。

  为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:一种拉线位移传感器,其特征在于:包括传感器外壳、位于传感器外壳前侧且内部装有复位弹簧的前侧壳体和位于传感器外壳后侧的后侧壳体,所述传感器外壳内装有上部缠绕有拉线的轮毂,且传感器外壳上开有供拉线穿出的出线口,所述拉线的外端固定在被测物体上,所述复位弹簧与轮毂连接;所述轮毂同轴安装在转动轴上,转动轴的后部伸入至后侧壳体内,前侧壳体的后侧壁和后侧壳体的前侧壁上均开有供转动轴安装的安装孔;所述后侧壳体内安装有对所述被测物体的移动位移和移动速度分别进行检测的位移传感器和速度传感器,所述位移传感器和所述速度传感器均为安装在转动轴后端的光电编码器且二者组成信号检测单元;所述后侧壳体内安装有电子线路板,所述电子线路板上设置有对所述信号检测单元所检测信号进行接收的主控芯片和对所述信号检测单元所检测信号进行输出的信号输出电路,所述信号输出电路与主控芯片相接,且所述信号检测单元与主控芯片相接。

  上述一种拉线位移传感器,其特征是:所述传感器外壳为圆柱状壳体,所述轮毂同轴安装在传感器外壳内且其呈水平布设,所述位移传感器和所述速度传感器均包括同轴安装在转动轴后端的码盘和位于码盘后侧的光电检测模块,所述位移传感器和所述速度传感器的光电检测模块均与主控芯片相接,所述位移传感器和所述速度传感器组成基于双码盘的信号检测装置,所述主控芯片为单片机。

  上述一种拉线位移传感器,其特征是:还包括分别与主控芯片相接的第一 D/A转换芯片和第二 D/A转换芯片;所述信号输出电路包括两个分别与主控芯片相接的信号调理电路,两个所述信号调理电路分别为对所述位移传感器所检测信号进行输出的第一信号调理电路和对所述速度传感器所检测信号进行输出的第二信号调理电路,所述第一信号调理电路和第二信号调理电路的信号输入端分别与第一 D/A转换芯片和第二 D/A转换芯片的信号输出端相接。

  上述一种拉线位移传感器,其特征是:所述第一信号调理电路包括集成运算放大器U5,集成运算放大器U5为LM393芯片;第一 D/A转换芯片的信号输出端经电阻R21后与集成运算放大器U5的第5引脚相接,集成运算放大器U5的第6引脚经电阻R22后接地,集成运算放大器U5的第7引脚与NPN型三极管Q6的基极相接,NPN型三极管Q6的集电极接集成运算放大器U5的第3引脚且其发射极经电阻R22后接地;集成运算放大器U5的第2引脚分两路,一路经电阻R16后与二极管D4的阴极相接,另一路与PNP型三极管Q5的发射极相接;PNP型三极管Q5的集电极为第一信号调理电路的信号输出端;集成运算放大器U5的第I引脚经电阻R19与PNP型三极管Q5的基极相接,集成运算放大器U5的第3引脚经电阻R18后与二极管D4的阴极相接;二极管D4的阳极接+15V电源端;

  所述第二信号调理电路包括集成运算放大器U2,集成运算放大器U2为LM393芯片;第二 D/A转换芯片的信号输出端经电阻Rll后与集成运算放大器U2的第5引脚相接,集成运算放大器U2的第6引脚经电阻R12后接地,集成运算放大器U2的第7引脚与NPN型三极管Q4的基极相接,NPN型三极管Q4的集电极接集成运算放大器U2的第3引脚且其发射极经电阻R12后接地;集成运算放大器U2的第2引脚分两路,一路经电阻R4后与二极管Dl的阴极相接,另一路与PNP型三极管Q3的发射极相接;PNP型三极管Q3的集电极为第二信号调理电路的信号输出端;集成运算放大器U2的第I引脚经电阻R7与PNP型三极管Q3的基极相接,集成运算放大器U2的第3引脚经电阻R6后与二极管Dl的阴极相接;二极管Dl的阳极接+15V电源端。

  上述一种拉线位移传感器,其特征是:所述后侧壳体的前侧安装有竖向安装板,且后侧壳体通过竖向安装板固定安装在传感器外壳的后侧壁上;所述后侧壳体为屏蔽外壳,所述竖向安装板通过多个紧固螺栓安装在传感器外壳上,还包括随轮毂同步旋转的凸块,所述凸块安装在轮毂的前侧中部;所述复位弹簧固定在凸块上。

  本实用新型与现有技术相比具有以下优点:

  1、结构简单、设计合理且安装紧凑,体积小,占用空间小。

  2、生产成本较低,为同类进口价格的15%左右。

  3、使用操作简便且使用效果好,能同时输出位移和速度两个信号,弥补了国内拉线位移传感器仅能输出一个信号的缺陷,采用基于双码盘的信号检测装置实现检测,内部使用内部集成的主控芯片和信号输出电路,无需外接PLC或者单片机,大大降低了产品成本,并减小了占用空间;同时,由于采用光电编码器进行检测,能实现任意位置归零,并能同时输出速度和位移(也称“行程”)两个4mA?20mA的电流信号。

  综上所述,本实用新型结构简单、安装紧凑、体积小且使用操作简便、使用效果好,能同时输出速度和行程两个信号。

  下面通过附图和实施例,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

  附图说明

  图1为本实用新型的结构示意图。

一种拉线位移传感器

  图2为本实用新型的电路原理框图。

一种拉线位移传感器

  图3为本实用新型第一信号调理电路的电路原理图。

一种拉线位移传感器

  图4为本实用新型第二信号调理电路的电路原理图。

一种拉线位移传感器

  附图标记说明:

  1一传感器外壳; 2—复位弹簧; 3—前侧壳体;4 一后侧壳体; 5—拉线; 6—轮毂;7—出线口; 8—转动轴; 9 一电子线路板;10一主控芯片; 12—竖向安装板; 13—凸块;14一码盘; 15-1—第一光电检测模块;15-2一第二光电检测模块; 16-1—第一信号调理电路;16-2—第二信号调理电路; 17-1—第一 D/A转换芯片;17-2—第二 D/A转换芯片; 18—拉线头。

  具体实施方式

  如图1、图2所示,本实用新型包括传感器外壳1、位于传感器外壳I前侧且内部装有复位弹簧2的前侧壳体3和位于传感器外壳I后侧的后侧壳体4,所述传感器外壳I内装有上部缠绕有拉线5的轮毂6,且传感器外壳I上开有供拉线5穿出的出线口 7,所述拉线5的外端固定在被测物体上,所述复位弹簧2与轮毂6连接。所述轮毂6同轴安装在转动轴8上,转动轴8的后部伸入至后侧壳体4内,前侧壳体3的后侧壁和后侧壳体4的前侧壁上均开有供转动轴8安装的安装孔。所述后侧壳体4内安装有对所述被测物体的移动位移和移动速度分别进行检测的位移传感器和速度传感器,所述位移传感器和所述速度传感器均为安装在转动轴8后端的光电编码器且二者组成信号检测单元;所述后侧壳体4内安装有电子线路板9,所述电子线路板9上设置有对所述信号检测单元所检测信号进行接收的主控芯片10和对所述信号检测单元所检测信号进行输出的信号输出电路,所述信号输出电路与主控芯片10相接,且所述信号检测单元与主控芯片10相接。

  本实施例中,所述拉线5为钢丝绳,所述位移传感器和所述速度传感器均包括同轴安装在转动轴8后端的码盘14和位于码盘14后侧的光电检测模块,所述位移传感器和所述速度传感器的光电检测模块均与主控芯片10相接。其中,所述位移传感器的光电检测模块为第一光电检测模块15-1,所述速度传感器的光电检测模块为第二光电检测模块15-2。所述位移传感器和所述速度传感器组成基于双码盘的信号检测装置,所述主控芯片10为单片机。

  同时,本实用新型还包括分别与主控芯片10相接的第一 D/A转换芯片17-1和第二 D/A转换芯片17-2。所述信号输出电路包括两个分别与主控芯片10相接的信号调理电路,两个所述信号调理电路分别为对所述位移传感器所检测信号进行输出的第一信号调理电路16-1和对所述速度传感器所检测信号进行输出的第二信号调理电路16-2,所述第一信号调理电路16-1和第二信号调理电路16-2的信号输入端分别与第一D/A转换芯片17-1和第二 D/A转换芯片17-2的信号输出端相接。

  本实施例中,所述第一信号调理电路16-1和第二信号调理电路16-2均为差分放大电路,因而能有效抑制噪声和抗干扰能力。

  如图3所示,所述第一信号调理电路16-1包括集成运算放大器U5,集成运算放大器U5为LM393芯片。第一 D/A转换芯片17_1的信号输出端经电阻R21后与集成运算放大器U5的第5引脚相接,集成运算放大器U5的第6引脚经电阻R22后接地,集成运算放大器U5的第7引脚与NPN型三极管Q6的基极相接,NPN型三极管Q6的集电极接集成运算放大器U5的第3引脚且其发射极经电阻R22后接地。集成运算放大器U5的第2引脚分两路,一路经电阻R16后与二极管D4的阴极相接,另一路与PNP型三极管Q5的发射极相接。PNP型三极管Q5的集电极为第一信号调理电路16-1的信号输出端。集成运算放大器U5的第I引脚经电阻R19与PNP型三极管Q5的基极相接,集成运算放大器U5的第3引脚经电阻R18后与二极管D4的阴极相接。二极管D4的阳极接+15V电源端。

  实际接线时,所述集成运算放大器U2的第5引脚分两路,一路经电阻RlO后接基准电压输出端Vref,另一路经电容C4后接地;集成运算放大器U2的第4引脚分两路,一路接-5V电压端且其另一路经电容C3后接地。

  本实施例中,+15V电源端与NPN型三极管Q2的集电极相接,NPN型三极管Q2的发射极为基准电压输出端Vref,NPN型三极管Q2的基极与集电极之间接有电阻R8,NPN型三极管Q2的基极接三端稳压管D3的阴极;三端稳压管D3的阳极接地且其参考极分两路,一路经电阻R13后接地且另一路经电阻R9后接基准电压输出端Vref。其中,三端稳压管D3为 TL431。

  如图4所示,所述第二信号调理电路16-2包括集成运算放大器U2,集成运算放大器U2为LM393芯片。第二 D/A转换芯片17_2的信号输出端经电阻Rll后与集成运算放大器U2的第5引脚相接,集成运算放大器U2的第6引脚经电阻R12后接地,集成运算放大器U2的第7引脚与NPN型三极管Q4的基极相接,NPN型三极管Q4的集电极接集成运算放大器U2的第3引脚且其发射极经电阻R12后接地。集成运算放大器U2的第2引脚分两路,一路经电阻R4后与二极管Dl的阴极相接,另一路与PNP型三极管Q3的发射极相接。PNP型三极管Q3的集电极为第二信号调理电路16-2的信号输出端。集成运算放大器U2的第I引脚经电阻R7与PNP型三极管Q3的基极相接,集成运算放大器U2的第3引脚经电阻R6后与二极管Dl的阴极相接。二极管Dl的阳极接+15V电源端。

  实际接线时,集成运算放大器U5的第5引脚分两路,一路经电阻R20后接基准电压输出端Vref,另一路经电容ClO后接地;集成运算放大器U5的第4引脚分两路,一路接-5V电压端且其另一路经电容C9后接地。

  实际加工时,所述传感器外壳I为圆柱状壳体,所述轮毂6同轴安装在传感器外壳I内且其呈水平布设。

  本实施例中,所述后侧壳体4的前侧安装有竖向安装板12,且后侧壳体4通过竖向安装板12固定安装在传感器外壳I的后侧壁上。所述后侧壳体4为屏蔽外壳。

  实际安装时,所述竖向安装板12通过多个紧固螺栓安装在传感器外壳I上。

  本实施例中,本实用新型还包括随轮毂6同步旋转的凸块13,所述凸块13安装在轮毂6的前侧中部。所述复位弹簧2固定在凸块13上。

  并且,所述复位弹簧2的内圈固定在凸块13上。本实施例中,所述凸块13为圆柱形。本实施例中,所述复位弹簧2通过凸块13与轮毂6连接。实际固定安装时,所述拉线5外端的拉线头18固定在被测物体上

  以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例,并非对本实用新型作任何限制,凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。



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