CN2585179Y - 变面积角位移传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变面积角位移传感器，该传感器包括底座、外壳、电容动片和电容定片；其中角位移传动轮通过传动轴带动角位移输出轮，角位移输出轮与电容器主动轮啮合；电容器主动轮固定在电容电容动片轴上，电容动片与电容定片交叉排列；该位移传感器是由角位移传动轮输入机械性的角位移变量，经过齿轮的传动使得电容器片面积的变化与输入角位移成线性变化的关系，达到输入角位移的变量通过机械传递来改变电容器容量变化的目的，角位移的变量信号由角位移电容测量电路处理后输出信号进行输出显示；该传感器的结构简单，灵敏度高。

Description

变面积角位移传感器

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，特别是涉及一种指示信号检测所用的变面积角位移传感器。

背景技术

航行器的旧型舵位指示器称为“接触型电位器式模拟输出型舵角位移传感器”，俗称为“旋转式电位器”。旋转式电位器的原理：当环形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。在这个环形电阻轨道上外加了一个可移动的机械压簧电刷，通过中心轴的驱动调整电刷在环形电阻轨道上的位置，输出端的电阻值也随着压簧电刷角位移的改变而变化。

航行器原旧型舵角位移传感器的工作原理：把电位器作为舵角位移传感器，在旋转式电位器最长电阻轨道的两端加上设定的工作电压，通过舵位参考轴转动角的变化，带动旋转式电位器的可移动压簧电刷角位置的改变，使得可移动压簧电刷端子的输出电压信号随着舵位参考轴转动角的变化而变化。电位器式模拟输出型角位移传感器就是根据这个原理来检测航行器舵角位移的运行状况的。

航行器的此类旧型舵角位移传感器有许多缺陷，主要是由于电位器中可移动压簧电刷所致。在较理想的客观条件下，由于压簧电刷的存在，电位器式舵角位移传感器呈现出良好地输入输出特性、体积小巧、结构简单、调节灵活、无需保养和功能价格比高等优点。因此在自动控制系统中，电位器式角位移传感器在很多领域被广泛地应用。但是，由于电位器压簧电刷的基本属性所致，在某些特殊场合和客观条件苛刻的环境中有它们的致命弱点。如下：

(1)在高强度冲击力的场合，高强度冲击中含有丰富的谐波分量，当可移动压簧电刷的固有频率与冲击波的某一谐波分量共振时，易使电位器式角位移传感器的可移动压簧电刷受创、变形、疲劳和折断，从而导致传感器损坏的概率大大提高。

(2)由于热动力发动机在运行时可形成较强的震动，这种较强的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轨道电阻膜的接触点上，压簧电刷的强震动磨擦易使电阻膜轨道上造成沟痕性创伤，导致电位器式角位移传感器失效、电刷损坏、信号漂移、寿命缩短、信躁比下降和工作点不稳定等问题发生的概率大大提高。

(3)电位器式舵角位移传感器中的压簧电刷与电阻膜是由两种不同的金属材料制成的，通过压簧电刷与电阻膜的接触点形成电通路。在有一定湿度的环境下存放，这两种不同的材料，在接触点上很容易发生原电池的化学反应，从而在压簧电刷与电阻膜的接触点之间产生被氧化的锈点，形成一定的触点电阻使得接触点的电通路形成阻碍，影响传感器的初始性能。

(4)电位器式舵角位移传感器中的压簧电刷与电阻膜的接触点，在进行着信号能量形式的转换和传递中要经受多次的机械磨擦，一般而言，民品的旋转使用寿命约为2万次，军品的旋转使用寿命约为10万次。在毫秒级高速运行的控制系统中，电位器旋转使用的次数不能超过安全的临界值，超过临界值后电位器式舵角位移传感器进入了软故障的发生期，由此增加了整个系统的不稳定性及不可靠性。

本实用新型的内容

本实用新型的目的在于克服上述已有舵角位移传感器的缺点：

(1)克服在某些特殊场合和客观条件苛刻的环境中所呈现的易受创、变形、折断和失效的缺点；

(2)克服在长期的使用中，因传感器的电阻膜受损而使输出信号漂移、信躁比下降、工作点不稳定等问题；

(3)克服由于电位器的压簧电刷与电阻膜在接触点上很容易发生原电池化学反应而产生锈点的缺点，从而大大的提高了舵角位移传感器适应高湿度恶劣环境的能力和能够长期保存的安全性。

为了提高角位移传感器的灵敏度、稳定性和可靠性，从而提供一种动态范围大、响应速度快、稳定性好、可靠性高、工作稳定的变面积角位移传感器。

本实用新型的目的可通过如下措施来实现：

一种变面积角位移传感器，包括底座、外壳、电容动片和电容定片；其中角位移传动轮通过传动轴带动角位移输出轮，角位移输出轮与电容器主动轮啮合；电容器主动轮固定在电容动片轴上，电容动片与电容定片交叉排列。

在所述的电容动片和电容定片两端设有压盖。

在所述的外壳内设有角位移电容测量线路板。

在所述的电容定片上还设有定片信号引线。

本传感器为非接触变面积式电容器组件。该位移传感器是从角位移传动轮输入机械性的角位移变量，经过齿轮的传动使得电容器片面积的变化与输入角位移成线性变化的关系，达到输入角位移的变量通过机械传递来改变电容器容量变化的目的，电容器与相应的电路构成电信号充放电的处理系统，角位移的变量信号在角位移电容测量电路处理后输出用于测量显示。因此：

本发明的优点在于：

(1)动态范围大；

(2)动态响应快；

(3)灵敏度高；

(4)自身发热影响小；

(5)稳定性好；

(6)非接触式测量；

(7)结构简单，适应性强；

(8)测量线性度高；

附图说明

图1是本实用新型的的结构示意图

1-角位移传动轮    2-传动轴    3-角位移输出轮

4-电容器主动轮    5-底座      6-外壳  7-动片

8-定片   9-压盖    10-角位移电容测量线路板

11-定片信号引线    12-接线柱

具体实施方式

本实用新型还将结合附图对实施例作进一步详述：

参照图1，该图为变面积角位移传感器的结构示意图。一种变面积角位移传感器，包括底座5、外壳6、电容动片7和电容定片8；底座5与外壳6相连，在外壳6上通过轴承设有传动轴2；传动轴2的一端固连有角位移传动轮1，角位移传动轮1通过传动轴2带动角位移输出轮3，角位移输出轮3与电容器主动轮4啮合；电容器主动轮4固定在电容电容动片7轴上，电容动片7与电容定片8交叉排列。在电容动片7和电容定片8两端设有压盖9。其中电容动片7可作旋转运动，而电容定片8不动。在外壳6内还设有角位移电容测量线路板10。在电容定片8上还设有定片信号引线11，由定片信号引线11将电容量变化信号输出与角位移电容测量线路板10相连，在角位移电容测量线路板10上设有接线柱12。

Claims (4)

1、一种变面积角位移传感器，包括底座(5)、外壳(6)、电容动片(7)和电容定片(8)；其特征在于角位移传动轮(1)通过传动轴(2)带动角位移输出轮(3)，角位移输出轮(3)与电容器主动轮(4)啮合；电容器主动轮(4)固定在电容动片(7)轴上，电容动片(7)与电容定片(8)交叉排列。

2、如权利要求1所述的变面积角位移传感器，其特征在于在电容动片(7)和电容定片(8)两端设有压盖(9)。

3、如权利要求1所述的变面积角位移传感器，其特征在于在外壳(6)内设有角位移电容测量线路板(10)。

4、如权利要求1所述的变面积角位移传感器，其特征在于在电容定片(8)上还设有定片信号引线(11)。

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