CN110953978A - 一种距离传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种距离传感器，包括绕线齿轮轴、线筒、电阻齿轮轴与可变电阻器；所述绕线齿轮轴与线筒固定连接；所述电阻齿轮轴轴端与可变电阻器滑动端相连；所述绕线齿轮轴的齿轮与电阻齿轮轴的齿轮啮合。本发明不仅提高了距离测量的精度，保证测量的准确性，同时通过使用电阻保证了在无供电情况下发生的位置移动都被保存在电阻变化的位置，扩大了测量量程。

Description

一种距离传感器

技术领域

本发明属于传感器技术领域，尤其涉及一种距离传感器。

背景技术

随着物联网的发展，距离传感器被应用于各行各业，比如建筑、农业、生态检测等等。而针对新出现的一些行业需要距离传感器的测量范围很大，同时也有较高精度需求。目前距离传感器一般是通过钢丝拉线带动转轮，然后转轮带动专用的编码器，然后单片机根据编码器的输出来判断旋转的角度来计算出钢丝被拉出的长度，而实现距离的测量。

现有距离传感器均使用的编码器方案，编码器分为增量编码器与绝对值编码器，这两种编码器都存在一定的缺陷，具体如下：

增量编码器需要在轮子转动过程中保持系统通电状态，当距离传感器拉线拉出带动轮子转动时，根据编码器输出的脉冲数量来计数，而实现测量距离。该方案需要设备一直通电，而在一些户外长时间应用环境中，传感器无法长期供电，仅在记录数据时供电，而间歇式供电就会导致在无电源时距离传感器发生的变化无法被记录下来；

绝对值传感器，在没有供电旋转没有超过一圈的情况单片机加电能读出当时的位置，然后判断和前一个位置的旋转的角度，从而计算出实际的距离变化。但是在未供电的期间如果距离变化较大旋转超过一圈甚至多圈，那么也将无法记录下实际转动的角度。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种距离传感器，包括第一齿轮、线筒、第二齿轮与可变电阻器；所述第一齿轮与线筒固定连接；所述线筒用于绕线并带动第一齿轮转动；所述第二齿轮中心设置有驱动轴，驱动轴的一端与所述可变电阻器滑动端相连；所述第一齿轮的齿轮与第二齿轮的齿轮啮合。

本发明的有益效果在于：本发明不仅提高了距离测量的精度，保证测量的准确性，同时通过使用电阻保证了在无供电情况下发生的位置移动都被保存在电阻变化的位置，并且扩大了测量量程。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是实施例的结构示意图；

图3是电位器结构原理示意图；

图4是本发明的电路原理图。

图中：1-第一齿轮；2-线筒；3-第二齿轮；4-可变电阻器；5-驱动轴；6-壳体；7-第三齿轮；8-第四齿轮；9-粗调可变电阻器；10-细轴；11-线口；12-限位轴；13-拉线；14-电阻片；15-滑动触头；16-调节齿轮；A、B-电位器固定端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如附图1所示，本发明一种距离传感器，包括第一齿轮1、线筒2、第二齿轮3与可变电阻器4；所述第一齿轮1与线筒2固定连接；所述线筒2用于绕线并带动第一齿轮1转动；所述第二齿轮3中心设置有驱动轴5，驱动轴5的一端与所述可变电阻器4滑动端相连；所述第一齿轮1的齿轮与第二齿轮3的齿轮啮合。

进一步的，所述第一齿轮1、线筒2、第二齿轮3与可变电阻器4均固定设置于壳体内部。

进一步的，所述第一齿轮1一侧还固定设置有第三齿轮7；所述壳体6内还设置有第四齿轮8与粗调可变电阻器9；所述第四齿轮8的齿轮与所述第三齿轮7的齿轮啮合；所述第四齿轮8中心设置有细轴10，细轴10一端与粗调可变电阻器9的滑动端相连。

进一步的，所述壳体6设置有用于进出线的线口11。

进一步的，所述壳体6内设置有用于限定绕线的位置的限位轴12。

进一步的，所述壳体6内还设置有电压采集电路、模数转换器与微处理器；所述电压采集电路输入端与所述可变电阻器4输出端相连；所述电压采集电路输出端通过模数转换器与微处理器相连。

进一步的，所述第一齿轮1的直径大于第三齿轮7、第四齿轮8的直径。

进一步的，所述第三齿轮7的齿数少于第一齿轮1的齿数。

第一齿轮1与线筒2固定连接，可以是第一齿轮1的侧面直接与线筒2一端固定连接。第一齿轮1与线筒2为一体式连接或焊接、粘接或其他连接。

第一齿轮1中心设置有连接轴，连接轴同时穿过线筒2中心，线筒2的转动带动轴的同步转动。第一齿轮1与连接轴为一体式连接或焊接或粘接或其他连接。

所述第一齿轮1、线筒2、第二齿轮3与可变电阻器4均固定设置于壳体6内部，壳体6设置有进出线的线口11，壳体6内靠近线口11处设置有用于限定绕线的位置的限位轴12，限位轴12两端固定于壳体6。

第一齿轮1一侧还固定设置有第三齿轮7；所述壳体6内还设置有第四齿轮8与粗调可变电阻器9；所述第四齿轮8的齿轮与所述第三齿轮7的齿轮啮合；所述第四齿轮8中心设置有细轴10，细轴10一端与粗调可变电阻器9的滑动端相连。

壳体6内还设置有电压采集电路、模数转换器、微处理器与显示器，形成检测与结果显示一体化的距离传感器；如附图4所示，所述电压采集电路输入端与所述可变电阻器4输出端相连；所述电压采集电路输出端通过模数转换器与微处理器相连；所述微处理器输出端与显示器相连。可变电阻器4采用电位器。电压采集电路将电位器的电阻阻值变化转化为电平信号，电压信号通过模数转换器转化为微处理器的输入信号；微处理器处理根据进行距离计算，输出距离数据至显示器。如附图3所示，调节齿轮16与滑动触头15固定连接；滑动触头15在电阻片14上转动；电阻片14为圆弧状或螺旋状。电位器滑动调节端设置调节齿轮16，驱动轴5与细轴10靠近该齿轮端分别设置与该齿轮啮合的齿轮，或者驱动轴5与细轴10内侧设置内齿且内齿与电位器滑动调节端的调节齿轮啮合，即可实现对应的电位器电阻调节。

电压采集电路包括直流电源、分压电阻、第一电阻、第二电阻、电压跟随器与第三电阻；直流电源正极通过分压电阻与电位器滑动输入端相连；电位器一固定端与直流电源负极相连。电位器滑动输入端通过第一电阻与电压跟随器同向输入端相连；电位器一固定端A通过第二电阻与电压跟随器反向输入端相连；电压跟随器输出端通过第三电阻与模数转换器输入端相连；电位器另一固定端B悬空。

如第一齿轮1有80个齿，第二齿轮3有20个齿，若第一齿轮1转一圈，则第二齿轮3转四圈，可变电阻器4能够获得更高的电阻变化精度，从而提高距离检测精度。

如第三齿轮7设置有一齿，则第一齿轮1旋转一圈，第三齿轮7旋转一齿。

如第四齿轮8有40齿，则线筒2在旋转40圈以内与第四齿轮8连接的细轴10所驱动的粗调可变电阻器9的电阻值不会重复，扩大了测量的范围。如第一齿轮1直径为50mm，测量范围可达：0.05m×3.14×40＝6.28米。

本发明不仅提高了距离测量的精度，保证测量的准确性，同时通过使用电阻保证了在无供电情况下发生的位置移动都被保存在电阻变化的位置，扩大了测量量程。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种距离传感器，其特征在于，包括第一齿轮(1)、线筒(2)、第二齿轮(3)与可变电阻器(4)；所述第一齿轮(1)与线筒(2)固定连接；所述线筒(2)用于绕线并带动第一齿轮(1)转动；所述第二齿轮(3)中心设置有驱动轴(5)，驱动轴(5)的一端与所述可变电阻器(4)滑动端相连；所述第一齿轮(1)的齿轮与第二齿轮(3)的齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述一种距离传感器，其特征在于，还包括壳体(6)，所述第一齿轮(1)、线筒(2)、第二齿轮(3)与可变电阻器(4)均固定设置于壳体(6)内部。

3.根据权利要求2所述一种距离传感器，其特征在于，所述第一齿轮(1)一侧还固定设置有第三齿轮(7)；所述壳体(6)内还设置有第四齿轮(8)与粗调可变电阻器(9)；所述第四齿轮(8)的齿轮与所述第三齿轮(7)的齿轮啮合；所述第四齿轮(8)中心设置有细轴(10)，细轴(10)一端与粗调可变电阻器(9)的滑动端相连。

4.根据权利要求2或3任一所述一种距离传感器，其特征在于，所述壳体(6)设置有用于进出线的线口(11)。

5.根据权利要求2或3任一所述一种距离传感器，其特征在于，所述壳体(6)内设置有用于限定绕线的位置的限位轴(12)。

6.根据权利要求2或3任一所述一种距离传感器，其特征在于，所述壳体(6)内还设置有电压采集电路、模数转换器、微处理器与显示器；所述电压采集电路输入端与所述可变电阻器(4)输出端相连；所述电压采集电路输出端通过模数转换器与微处理器相连；所述微处理器输出端与显示器相连。

7.根据权利要求3所述一种距离传感器，其特征在于，所述第一齿轮(1)的直径大于第三齿轮(7)的直径。

8.根据权利要求3所述一种距离传感器，其特征在于，所述第三齿轮(7)的齿数少于第一齿轮(1)的齿数。

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