CN2527958Y - 用于变间距电容式非接触型角位移传感器的机械传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于变间距电容式非接触型角位移传感器的机械传动装置，包括一个参考轴，该轴穿过轴承安装在底板上、轴承安装在轴承盖中，轴承盖固定在底座上；并通过短路线与上电容片电连接；一个由上、下电容定片和中电容动片平行安装形成的电容，上、下电容定片各连接一根导线；一固定在底座上的固定轴的顶端穿过下固定板、电容片和上固定板，并固定在上固定板上；丝杠被置于下定板、下电容定片和上固定板的孔中；一块底面带圆槽的固定板，该板的圆槽中插入丝杠，丝杠的顶与上固定板的槽有空隙，一弹簧固定该空隙中，在丝杠上部外侧有槽，一螺钉穿过圆槽的外侧壁进入丝杠的顶部窄槽中。该结构简单，操作方便。

Description

用于变间距电容式非接触型角位移传感器的机械传动装置

                          技术领域

本实用新型涉及一种角位移的机械传动装置，特别是涉及一种用于变间距电容式非接触型角位移传感器的机械传动装置。

                          背景技术

原用于“接触型电位器式舵角位移传感器”的机械传动结构，采用机械压簧电刷结构，其原理为：当电阻导体的截面积和电阻率一定时，其电阻值与电阻导体的长度成正比。在这个电阻上外加了一个可移动的机械压簧电刷，通过调整电刷在电阻上的位置，输出的电阻随着压簧电刷的改变而变化，这就是电位器。旧型舵角位移传感器的工作原理：在电位器的两端加上标准电压，通过舵位轴转动角的变化，带动电位器的可移动压簧电刷的位置改变，可使得移动压簧电刷的端子输出的电压信号的变化随着舵位轴转动角的变化而变化。电位器式角位移传感器就是根据这个原理来检测舵角位移的状况。此类旧型舵角位移传感器有许多缺陷是电位器的可移动压簧电刷所致。在较理想的客观条件下，电位器式传感器呈现出良好地输入输出的外特性、体积小巧、调解灵活、结构简单、无需保养。因此在民间工业，电位器式角位移传感器在很多的领域中被广泛地应用。但由于压簧电刷的基本机械属性，在某些特殊地场合又是它们的弱点。如下：

(1)在高强度冲击力的场合，易使电位器式角位移传感器的可移动压簧电刷受创、变形、折断，从而导致传感器的损坏。

(2)由于热力机工作可形成较强震动的环境，这个较强震动可通过电位器式角位移传感器的压簧电刷传递到电位器电阻膜的接触点上，压簧电刷的强震动磨擦易使电阻膜造成沟痕创伤，导致电位器式角位移传感器的失效、损坏、信号漂移、工作点的不稳定等问题发生。

(3)压簧电刷与电阻膜是两种不同的金属材料，通过接触点形成电通路。在有一定湿度的环境下存放，这两种不同的金属材料在接触点上很容易发生原电池的化学反应，从而产生锈点，使得接触点电通路形成阻碍，影响传感器的性能的发挥。

(4)压簧电刷与电阻膜的接触点在高次数的机械磨擦中进行信号的能量转换，民品的寿命约为2万次，军品的寿命约为10万次，在高速的控制系统中，这种消耗是很容易达到的，从而使电位器进入软故障的发生期，使得电路的不稳定性及不可靠

                           发明内容

本实用新型的目的在于克服上述已有的可移动压簧电刷在长期使用中受创、变形、折断，易损坏的缺点；另外，为了克服由于压簧电刷与电阻膜是用两种不同的金属材料制作的，通过接触点形成电通路，在接触点上很容易发生原电池的化学反应而产生锈点，使得接触点电通路形成阻碍影响器件性能的缺点；为了提高传感器的灵敏度和稳定性，从而提供一种用于变间距电容式非接触型角位移传感器的机械传动装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型提供的用于变间距电容式非接触型角位移传感器的机械传动装置，其特征是：包括一底座、和在其上的屏蔽壳罩，在底座上开有两个孔，一孔内安装一轴承，在该轴内通过轴承盖固定一传递角位移量的参考轴，轴承盖用沉头螺钉固定在底座上；丝杠末端通过一套在传递角位移量的参考轴末端的铜圈与参考轴配合，丝杠固定在下固定板的另一孔中，该孔与底座的轴承孔垂直相对；固定轴下端部带有螺纹，通过螺帽固定在底座的孔中，固定轴上顺序套入下定板、垫片、下电容定片、垫片用一螺帽固定在其中部，垫片安装在下固定板与下电容定片之间；固定轴上端在两螺帽中间固定一上固定板；上固定板的另一侧的底面凸出一中空园柱体，其中空园柱体的内径与丝杠外径配合，丝杠外侧壁上车出一条平面与中空园柱体的内腔壁形成一窄槽；上固定板的凸出的中空园柱体外侧壁开有一带螺纹的通孔，其孔内安装一螺钉，螺钉穿过窄槽顶在丝杠外壁的平面上，丝杠顶部呈中空，并插入到上固定板底面凸出的中空园柱体的空腔内，丝杠中空底部与上固定板之间安有一弹簧；一个由上电容定片、下电容定片和中电容动片，并三片之间留有空隙平行安装形成的电容，上电容定片、下电容定片各连接一根导线；丝杠穿过上电容定片、电容动片、下电容定片，并且上和下电容定片固定在丝杠上，上、下电容定片、通过短路线短路；

当一测量电路输入端和接地端通过电线和分别连接到本实用新型的上电容片和下电容定片上，变频式脉冲发生器产生电脉冲，其脉冲频率F随着电容器C的电容量的变化而变化，因而测量脉冲频率F就可以得到电容量，由于电容量随着参考轴(螺杆)的角位移而变化，所以测量频率F的变化就可以得到参考轴的角位移量。

本实用新型的优点在于：用于变间距电容式非接触型角位移传感器的机械传动装置具有以下优点：

(1)动态范围大

本实用新型所说的动态范围是以变换器输入非电量的最大值与最小值之比来进行量度的。这个比值对于金属应变片为1％；对于半导体应变片为20％；对于电容变换器可以大于100％。

(2)自身发热影响小

由于电容传感器采用真空，空气，或者其它气体作为绝缘介质，介质的损失是比较小的。因此，传感器本身的发热率可以忽略不计。

(3)灵敏度高

应用比率式变压器，可测电容值的10^-7的变化量。

(4)非接触式测量

(5)结构简单，适应性强：电容传感器多采用无机材料，用有金属作电极，所以结构简单，可以作的非常小，以便进行某些特殊的测量。由于这种传感器没有特殊的有机材料和磁性材料，因此，可以工作在温度变化比较大或具有各种辐射的恶劣的环境中。

                          附图说明

图1：本实用新型的用于变间距电容式非接触型角位移传感器的机械传动装置剖面图

                         具体实施方式

实施例1

本实施例的用于变间距电容式非接触型角位移传感器的机械传动装置按图1制作；包括：一个用于传递角位移机械量的参考轴15，参考轴15在屏蔽壳罩25内设计为标准细牙螺杆，配合参考轴15的机械结构为丝杠6，当螺杆旋转1周(360度)时，丝杠的轴向移动为3mm；当螺杆旋转5周(5×360度)时，丝杠的轴向移动为15mm。在底座19的另一边上开有一孔，孔内安装一轴承14，在该轴内通过轴承盖16固定一传递角位移量的参考轴15，轴承盖16用沉头螺钉固定在底座19上；丝杠6末端通过一套在传递角位移量的参考轴15末端的铜圈与参考轴15配合，丝杠6固定在下固定板11的另一孔中，该孔与底座9的轴承14孔垂直相对；其中屏敝壳由底座19与壳罩25组成，在底座19上开有一用于固定轴1穿入的孔，固定轴1下端部带有螺纹，通过螺帽固定在底座19的孔中，固定轴1上顺序套入下定板11、垫片17、下电容定片10、垫片18用一螺帽固定在其中部，垫片17安装在下固定板11与下电容定片10之间；垫片17用于调节下电容定片与下定板的距离。垫片18安装在上电容定片9与下电容定片10之间，垫片18用于调节上电容片与下电容定片之间的距离。固定轴1上端在两螺帽2中间固定一上固定板3；上固定板3的另一侧的底面凸出一中空园柱体，其中空园柱体的内径与丝杠6外径配合，丝杠6外侧壁上车出一条平面26与中空园柱体的内腔壁形成一窄槽24；上固定板3的凸出的中空园柱体外侧壁开有一带螺纹的通孔，其孔内安装一螺钉5，螺钉5穿过窄槽24顶在丝杠外壁的平面上26，它用于导向并限定丝杠的移动。铜圈12用于加强丝杠与参考轴15间的螺纹配合强度。一个由上电容定片8、下电容定片10和中电容动片9，并三片之间留有空隙平行安装形成的电容，丝杠6是非金属材料制成的，使上电容片8与中电容片9成为电绝缘的。丝杠6穿过上电容定片8、电容动片9、下电容定片10，并且上和下电容定片固定在丝杠6上，上、下电容定片8、10通过短路线20短路，设置上电容片是为了补偿边缘电容效应。丝杠6顶部呈中空，并插入到上固定板3底面凸出的中空园柱体的空腔23内，丝杠6中空底部与上固定板3之间安有一弹簧4；用于使丝杠的螺纹始终顶压参考轴的螺纹，以消除丝杠上下变向移动时由于螺纹间的配合间隙所产生的位移误差。

当参考轴旋转时，驱动丝杠移动，丝杠的移动带动中电容动片相对上电容定片和下电容定片的移动，改变中电容动片相对下电容定片的距离，从而改变电容器的电容量，这样就实现了从角位移到电容量变化的转换。

当参考轴(螺杆)15转动时，丝杠6在上述孔中沿轴向移动，并带动上电容定片8和中电容动片9的移动，这样就改变了中电容动片9和下电容定片10之间的距离，从而改变中电容动片9和下电容定片所形成的电容量，测量电容量的变化量就可以得到角度的位移量。于是参考轴15的角位移量与电容量的改变量就联系起来了。上电容定片是用于补偿电容器的边缘容量效应和加固中电容动片9。

Claims (2)

1.一种用于变间距电容式非接触型角位移传感器的机械传动装置，其特征是：包括一底座(19)、和在其上的屏蔽壳罩(25)，在底座(19)上开有两个孔，一孔内安装一轴承(14)，在该轴内通过轴承盖(16)固定一传递角位移量的参考轴(15)，轴承盖(16)用沉头螺钉固定在底座(19)上；丝杠(6)末端通过一套在传递角位移量的参考轴(15)末端的铜圈与参考轴(15)配合，丝杠(6)固定在下固定板(11)的另一孔中，该孔与底座(19)的轴承(14)孔垂直相对；固定轴(1)下端部带有螺纹，通过螺帽固定在底座(19)的孔中，固定轴(1)上顺序套入下定板(11)、垫片(17)、下电容定片(10)、垫片(18)用一螺帽固定在其中部，垫片(17)安装在下固定板(11)与下电容定片(10)之间；固定轴(1)上端在两螺帽(2)中间固定一上固定板(3)；上固定板(3)的另一侧的底面凸出一中空园柱体，其中空园柱体的内径与丝杠(6)外径配合，丝杠(6)外侧壁上车出一条平面(26)与中空园柱体的内腔壁形成一窄槽(24)；上固定板(3)的凸出的中空园柱体外侧壁开有一带螺纹的通孔，其孔内安装一螺钉(5)，螺钉(5)穿过窄槽(24)顶在丝杠外壁的平面上(26)，丝杠(6)顶部呈中空，并插入到上固定板(3)底面凸出的中空园柱体的空腔(23)内，丝杠(6)中空底部与上固定板(3)之间安有一弹簧(4)；一个由上电容定片(8)、下电容定片(10)和中电容动片(9)，并且三片之间留有空隙平行安装形成的电容，上电容定片(8)、下电容定片(10)各连接一根导线(21)(22)；丝杠(6)穿过上电容定片(8)、电容动片(9)、下电容定片(10)，并且上和下电容定片固定在丝杠(6)上，上、下电容定片(8)、(10)通过一根短路线(20)连接。

2.按权利要求1所述的用于变间距电容式非接触型角位移传感器的机械传动装置，其特征是：所述的丝杠(6)是非金属材料制成的。

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