CN105138060A - 一种采用光栅传感器的摇杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用光栅传感器的摇杆，涉及摇杆设计领域，主要是针对目前采用电位器摇杆，因为电位器直流供电带来的电磁干扰从而影响摇杆的操纵精度的问题。通过采用微型光栅位移传感器替代摇杆中的电位器做摇杆位移输出，由于光栅传感器通过自身光电原件对光的感应，输出方波信号量，不受直流供电的波动影响，因此可以有效的避免电磁干扰，进而可解决摇杆静态的输出干扰、提高摇杆动态时的操纵精度。
Description
技术领域
本发明涉及摇杆设计领域，具体涉及一种采用光栅传感器的摇杆，在该摇杆中使用光栅结构替代传统摇杆中的电位器的摇杆设计。
背景技术
摇杆的使用非常广泛，作为一种终端设备，摇杆在科研领域发挥着越来越重要的作用。而随着当代科研水平的提高，对摇杆控制的精确度要求越来越高。
目前的市面上大多的接触式摇杆是采用电阻电位器作为控制输出的电流，从而判断操纵杆各个轴输出的位置信号。图1所示是典型采用电位器的摇杆。1是外壳，2是输入输出电源和信号线，3和4的组成滑动电位器，5和6是x、y方向的弧形滑动结构。但是由于采用的是电位器作为驱动输出信号，而电位器由摇杆的提供直流电源，由于直流电源会出现不稳定的现象，使得摇杆的输出会出现不稳定的现象。这就是直流电源带来的电磁干扰，电磁干扰进而影响操纵杆的输出精度。电磁干扰带来的独立线性公差大约在±3％，这个偏差会给摇杆的操纵带来误差。从直观角度来看，电磁干扰会引起摇杆在未使用时产生输出信号或者在进行摇动时无法达到精确的控制位置。采用电位器的操纵杆的输出精度还受到温度、电阻磨损的影响。在温度变化明显时，采用电位器的操纵杆输出会受影响；在使用时间长后，由于电阻的机械磨损，会影响操纵杆的输出。在如今的科研工程研究中，高精度的操纵摇杆是必不可少的，这就需要一种能够解决电磁干扰，替代电位器机构的新型摇杆。光栅传感器的特点是精度高、量程大、响应快、抗电磁干扰、稳定性强，使得我们可以考虑用光栅传感器来设计摇杆。
发明内容
为了解决技术背景中提到的问题，本发明的主要内容为：本摇杆针对只有两个方向的位移的摇杆，即X方向和Y方向。目的在于替换现有的采用电位器结构作为输出信号的的操纵摇杆，提供一种采用适用于摇杆的微型光栅传感器作为输出信号的操纵杆设计。
本发明采用的技术方案为：一种采用光栅传感器的摇杆，该摇杆是针对具有二维方向即X方向和Y方向的摇杆，其特征在于：通过将传统的摇杆中X方向和Y方向上的电位器替代成适合摇杆的微型位移光栅，通过位移光栅的位移得到的方波信号作为单杆的输出，采用这种方式以提高摇杆的操纵精度，这种光栅结构可适用于不同的类型的摇杆，在摇杆的每个移动方向添加一个光栅结构，替代掉电位器，由于滑动光栅的位移量是通过指示光栅的滑动产生方波信号决定，不会受直流供电的影响。
其中，该摇杆将传统的摇杆使用的电位器替换成光栅结构，该光栅结构是由主光栅和指示光栅组成了位移光栅，通过位移光栅测得的摇杆位移转换成摇杆输出信号，其中光栅的供应的直流电。
其中，用微型位移光栅传感器替代电位器结构，可针对所有具有X方向和Y方向位移的摇杆。
其中，该摇杆内部的位移传感器替代，内部的其他结构可根据具体的摇杆而不同，微型位移光栅传感器的型号以及安装位置、方式可根据具体的类型和型号的摇杆进行修改。
其中，采用这种设计的摇杆其外观以及材料选择可根据具体的摇杆而不同。
其中，该摇杆具体包括两个指示光栅，两个主光栅，两个壳壁，摇杆的杆，两个金属弧形和两个绕线；两个指示光栅和两个主光栅组成两个位移光栅，摇杆的杆与两个金属弧形连接，两个金属弧形十字交叉连接，两个主光栅安装在互相垂直两个壳壁上，两个主光栅分别对应摇杆的两个方向即X方向和Y方向，将两个指示光栅分别安装在对应的金属弧形交叉的十字结构的相邻的两个方向上，两个位移光栅的位移输出信号由两个绕线输出，这两个绕线还包含对两个位置光栅的直流供电。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)、本发明通过光栅提出一种新型的光栅摇杆设计，通过采用适合摇杆的微型光栅传感器的操纵杆可以有效的避免电磁干扰，非常适合高精度操纵杆的需求。
(2)、本发明由于光栅传感器的优点，本发明涉及的光栅摇杆具有响应迅速、稳定性高的优点。
(3)、本发明由于光栅传感器避免了电位器在机械接时的磨损，本发明涉及的光栅传感器，可在长时间使用保持测量精度。
附图说明
图1为现有技术中采用电位器的操纵杆结构示意图，其中，1是外壳，2是输入输出电源和信号线，3和4的组成滑动电位器，5和6是x、y方向的弧形滑动结构；
图2为采用光栅的操作杆结构示意图，其中，7和13是指示光栅，8和12是主光栅，10和11是两个壳壁，14是摇杆的杆，15和16是两个金属弧形，9和17是绕线。
具体实施方案
以下内容具体设计方案结合附图充分说明了本发明内容，本技术领域人员可根据本设计说明内容，在摇杆中利用光栅传感器。
实施方案：选用位移光栅传感器，图2所示为光栅摇杆的示意图。它表示，主光栅(定光栅)8和12安装在外壳垂直的两个壳壁10和11上，分别对应摇杆的两个方向(X和Y方向)。将指示光栅(动光栅)13和7，即图中的两个黑色小方块安装在15和16对应的金属弧形交叉的十字结构的相邻的两个方向上。8和7组、12和13分别组成位移光栅传感器，在摇杆的杆进行偏移时，输出位移方波信号，实现和电位器相似的功能。其中15和16可以用其他结构代替，主要满足摇杆的杆14能够在二维方向上运动，这不是本发明的重点内容。光栅的位移输出信号由9和17的绕线输出(这组绕线包含直流供电)。对应图1，将图1中的3和4分别替换成图2中的7和8。和其他摇杆类似，光栅传感器摇杆也可在任意方向上运动，且可根据具体的情况设置相应的滑动范围和输出范围。本发明主要是提出一种解决电位器带来的电磁干扰引起的电压不稳定以及影响输出精度的问题，不针对具体的摇杆，以及具体的外观、尺寸、材料设计。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实现方式，并不能因此理解为本发明专利仅限于此种方式。应当指出的是，本发明主要提供一种新型摇杆的设计思路，本领域的技术人员可根据上面的描述，利用不同的光栅以及不同的结构设计出不同的摇杆，但主要利用光栅传感器来替代电位器做位移输出的方案，均是本发明的若干变形和改进，这些都属于本发明发明的保护范围，因此本发明的专利保护范围应以附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种采用光栅传感器的摇杆，该摇杆是针对具有二维方向即X方向和Y方向的摇杆，其特征在于：通过将传统的摇杆中X方向和Y方向上的电位器替代成适合摇杆的微型位移光栅，通过位移光栅的位移得到的方波信号作为单杆的输出，采用这种方式以提高摇杆的操纵精度，这种光栅结构可适用于不同的类型的摇杆，在摇杆的每个移动方向添加一个光栅结构，替代掉电位器，由于滑动光栅的位移量是通过指示光栅的滑动产生方波信号决定，不会受直流供电的影响。
2.根据权利要求1所述的一种采用光栅传感器的摇杆，其特征在于：该摇杆将传统的摇杆使用的电位器替换成光栅结构，该光栅结构是由主光栅和指示光栅组成了位移光栅，通过位移光栅测得的摇杆位移转换成摇杆输出信号，其中光栅的供应的直流电。
3.根据权利要求1所述的一种采用光栅传感器的摇杆，其特征在于：用微型位移光栅传感器替代电位器结构，可针对所有具有X方向和Y方向位移的摇杆。
4.根据权利要求1所述的一种采用光栅传感器的摇杆，其特征在于：该摇杆内部的位移传感器替代，内部的其他结构可根据具体的摇杆而不同，微型位移光栅传感器的型号以及安装位置、方式可根据具体的类型和型号的摇杆进行修改。
5.根据权利要求1所述的一种采用光栅传感器的摇杆，其特征在于：采用这种设计的摇杆其外观以及材料选择可根据具体的摇杆而不同。
6.根据权利要求1所述的一种采用光栅传感器的摇杆，其特征在于：该摇杆具体包括两个指示光栅(7、13)，两个主光栅(8、12)，两个壳壁(10、11)，摇杆的杆(14)，两个金属弧形(15、16)和两个绕线(9、17)；两个指示光栅和两个主光栅组成两个位移光栅，摇杆的杆(14)与两个金属弧形(15、16)连接，两个金属弧形十字交叉连接，两个主光栅安装在互相垂直两个壳壁上，两个主光栅分别对应摇杆的两个方向即X方向和Y方向，将两个指示光栅分别安装在对应的金属弧形交叉的十字结构的相邻的两个方向上，两个位移光栅的位移输出信号由两个绕线输出，这两个绕线还包含对两个位置光栅的直流供电。
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