KR20050120931A - Linear displacement transducer with enhanced accuracy - Google Patents

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KR20050120931A
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차은종
김경아
이태수
이재헌
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차은종
김경아
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Abstract

선형변위센서에서 저항과 접촉하는 접점을 종래의 점접점방식에서 전도성 고무재질로 이루어진 회전롤러를 이용하여 탄성을 지닌 선접점방식으로 변경하여 안정한 접점을 이루도록 하고, 마찰을 대폭감소시켜 센서의 수명을 연장시킨다. 본 발명은 전기저항값이 0인 박막판 A과 평행하게 형성된 전기저항값이 RL인 박막판 B의 사이에 접촉한 점접에 의하여 측정된 저항값에 의하여 물체의 이동변위를 측정하는 선형변위센서에 있어서, 물체이동에 따라서 이동하는 이동축의 일단에 물리적으로 연결되며, 이동축의 이동에 따라서 회전이동하고, 박막판 A 및 박막판 B와 접촉되어 선접점들을 형성하기 위한 전도성을 가진 회전롤러를 포함하며, 회전롤러의 회전 이동에 의하여 형성된 선접점들로부터 발생된 전기저항값들의 평균치를 이동변위로 측정하는 것이다.In the linear displacement sensor, the contact point of contact with the resistance is changed from the conventional contact point method to the elastic contact point method using the rotating roller made of conductive rubber material to make stable contact point, and the friction is greatly reduced to extend the life of the sensor. Extend. The present invention is a linear displacement sensor for measuring the displacement of the object by the resistance value measured by the contact point contacted between the thin film plate B of the electrical resistance value R L formed in parallel with the thin film plate A of the zero electrical resistance value A rotational roller is physically connected to one end of the moving shaft that moves in accordance with the movement of the object, and rotates in accordance with the movement of the moving shaft, and has a conductive roller for contacting the thin film plates A and B and forming the contact points. In addition, the average value of the electrical resistance values generated from the contact points formed by the rotational movement of the rotary roller is measured by the displacement.

Description

정밀도를 향상시킨 선형 변위 센서{linear displacement transducer with enhanced accuracy}Linear displacement transducer with enhanced accuracy}

본 발명은 정밀도를 향상시킨 선형 변위 센서에 관한 것으로, 특히 선형변위센서에서 저항과 접촉하는 접점을 종래의 점접점방식에서 전도성 고무재질로 이루어진 회전롤러를 이용하여 탄성을 지닌 선접점방식으로 변경하여 안정한 접점을 이루도록 하고, 마찰을 대폭 감소시켜 센서의 수명을 연장시키며 또한 정밀도를 향상시킨 선형 변위 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a linear displacement sensor with improved precision, and in particular, by changing the contact point in contact with the resistance in the linear displacement sensor from the conventional point contact method to the elastic contact point method using a rotating roller made of a conductive rubber material The present invention relates to a linear displacement sensor that achieves stable contact, greatly reduces friction, extends the life of the sensor, and improves precision.

일반적으로, 저항성 변위센서(potentiometer)로 통칭되는 저항성 변위 센서는 선형 전기 저항체 상의 접점이 이동하면 전기저항값이 이동 변위에 따라 변화하는 원리를 이용한다. 도 1에서 보는 바와 같이, 선형전기저항체(10)의 전기저항값을 RL이라 할 때 B접점과 C접점간의 전기저항값 RD는 다음 <식1>과 같다.In general, a resistive displacement sensor commonly referred to as a resistive displacement sensor (potentiometer) uses the principle that the electrical resistance value changes with the movement displacement when the contact point on the linear electrical resistor moves. As shown in FIG. 1, when the electrical resistance value of the linear electrical resistor 10 is R L , the electrical resistance value R D between the contact B and the contact C is as follows.

..................................<식1> <Equation 1>

여기서, L은 선형전기저항체(10)의 총길이이고, D는 B접점과 C접점간의 거리이다. 전기저항체(10)가 균일한 저항값을 가지고 있다고 가정 즉, 선형(linear)으로 성형되어 있다면 변위(거리)는 저기저항에 비례한다는 원리이다. Where L is the total length of the linear electrical resistor 10, and D is the distance between the B and C contacts. It is assumed that the electric resistor 10 has a uniform resistance value, that is, the displacement (distance) is proportional to the low resistance if it is molded in a linear shape.

<식1>을 D에 관해 풀면 <식 2>와 같이 변환되고,Solving <Equation 1> with respect to D is converted to <Equation 2>.

..................................<식2>...... <Equation 2>

<식2>에서 L과 RL은 일정한 값이므로 RD를 측정하여 D값 즉, 변위를 계측할 수 있다는 결론이 도출된다. 이와 같은 원리를 차용하는 선형 변위 센서는 변위 계측이 필요한 선반, 사출기등 정밀기계가공장치에 장착되어 광범위하게 사용된다.In Equation 2, since L and R L are constant values, it can be concluded that R D can be measured to measure D, that is, displacement. Linear displacement sensors using this principle are widely used in precision machining equipment such as lathes and injection molding machines that require displacement measurement.

일반적으로 가장 많이 사용되는 선형 변위 센서들중 하나는 이탈리아 GEFRAN사의 LTM 모델로써 정사각형의 단면을 가지는 외관을 하고 있다.(도시되지 않음) 이 계측기의 계측길이는 외관(섀시)의 길이로 결정되며(50-900mm) 내부에서 접점을 형성하는 원형 단면의 이동축이 내외부로 이동하며 전기저항을 변화시킨다. 즉, 도 2에서 보는 바과 같이, 이 계측기는 정사각형의 단면을 지니는 외관의 내부를 따라서 이동하는 이동축(20)의 말단을 변위를 측정하고자 하는 물체에 고정한 후 물체이동에 따른 전기저항의 변화를 측정하여 해당 물체의 변위 이동을 계측한다. One of the most commonly used linear displacement sensors is GEFRAN, Italy's LTM model, which has a square cross section (not shown). The measuring length of this instrument is determined by the length of the chassis (chassis) ( 50-900mm) The moving axis of circular cross section that forms the contact point inside and outside moves to change the electrical resistance. That is, as shown in Figure 2, the measuring instrument is fixed to the object to measure the displacement of the end of the moving shaft 20 moving along the interior of the square having a cross-section after the change in the electrical resistance according to the movement of the object Measure and measure the displacement movement of the object.

이동축(20)이 이동되는 외관의 내측에는 인쇄회로기판(PCB)(30)의 형태로 제조되며, 이동축(20)과 접촉하도록 형성된 선형 저항판이 고정된다. 도 2에서 보는 바와 같이 이동축(20)은 인쇄회로기판(PCB)(30)의 형태로 제조되며, 순수도체물질로 전기저항값이 0인 박막 A와 역시 인쇄회로기판(PCB)(30)의 형태로 제조되며, 저항물질로 전기저항값이 RL인 박막 B와 역시 순수도체물질(전기저항=0)인 연결선(40)을 통하여 접촉하면서 이동하도록 구성된다.Inside the exterior of the moving shaft 20 is manufactured in the form of a printed circuit board (PCB) 30, a linear resistance plate formed to contact the moving shaft 20 is fixed. As shown in FIG. 2, the movable shaft 20 is manufactured in the form of a printed circuit board (PCB) 30, and a thin film A having an electric resistance value of 0 as a pure conductor material and also a printed circuit board (PCB) 30. It is manufactured in the form of, and is configured to move while contacting through the connecting line 40, which is also a pure conductor material (electric resistance = 0) and the thin film B having an electrical resistance value of R L as a resistance material.

그러므로, 이동축(20)이 이동하면서 연결선(40)에 의하여 형성되는 접점 D와 E 간의 전기저항을 측정하면 연결선과 박막 A가 순수도체로 전기저항이 0이므 로 <식2>의 RD값이 측정된다. 즉, 이동축(20)이 이동함에 따라 이동축(20)의 일단에 고정되어 있는 연결선(40)도 함께 이동하므로 이동축의 이동 변위에 비례하는 RD 값을 획득하며, 550mm까지 측정이 가능한 모델 LTM-550의 경우에 이동축(20)을 수 mm 간격으로 이동시키며 RD 값을 측정하면 도 3에서 보는 바와 같은 선형관계식을 얻을 수 있고 이를 이용하여 측정된 RD값으로부터 D값, 즉 변위가 계측된다.Therefore, the moving shaft (20) R D value of the <Expression 2> by a connecting line (40) contacts D, and when measuring the electrical resistance connection lines and the thin film A pure conductor zero Imran electrical resistance to between the E is formed by a moving This is measured. That is, as the moving shaft 20 moves, the connecting line 40 fixed to one end of the moving shaft 20 also moves together, thereby obtaining an R D value proportional to the displacement of the moving shaft, and measuring up to 550 mm. In the case of LTM-550, when the moving shaft 20 is moved at intervals of several mm and the R D value is measured, a linear relation as shown in FIG. 3 can be obtained and the D value, that is, displacement is measured from the R D value measured using the same. Is measured.

그러나, 이와 같은 종래의 선형 변위 센서는 기본적으로 연결선(40)이 박막A 및 박막 B와 점접점을 이루고 있는 구성을 지님으로서, 이동축(20)및 이와 연결된 연결선(40)이 회전(뒤틀림)하는 경우에 정확한 변위가 측정되지 못하는 문제점이 있다. However, such a conventional linear displacement sensor basically has a configuration in which the connecting line 40 makes contact with the thin film A and the thin film B, such that the moving shaft 20 and the connecting line 40 connected thereto are rotated (twisted). If there is a problem that the exact displacement is not measured.

즉, 연결선(40)과 점접점을 형성하는 박막 B는 순수 도체가 아니라 긴 판의 형태로 성형된 선형 전기저항체이기 때문에 박막 B와 접촉하는 연결선(40)의 단지 한점만의 전기저항값이 측정된다. 그러므로, 이동축(20)이 박막B와 완벽하게 평행한 상태로 이동되지 못하고 도 4에서 보는 바와 같이 이동축(20)이 회전(뒤틀림)한 경우에는 박막 A는 순수 도체이므로 접점의 위치가 문제되지 않으나 박막 B의 경우는 연결선(40)과 접축하는 접점의 위치가 변하여 측정되는 전기저항값이 달라지는 문제점이 발생한다.       That is, since the thin film B forming the contact point with the connecting line 40 is not a pure conductor but a linear electric resistor formed in the form of a long plate, the electrical resistance value of only one point of the connecting line 40 in contact with the thin film B is measured. do. Therefore, when the moving shaft 20 is not moved in a completely parallel state with the thin film B and the moving shaft 20 is rotated (twisted) as shown in FIG. 4, the position of the contact point is a problem because the thin film A is a pure conductor. However, in the case of the thin film B, there is a problem in that the electrical resistance value measured is changed by changing the position of the contact point in contact with the connecting line 40.

실제적으로 선형 변위 계측기의 계측시에 이동축(20) 및 이와 연결된 연결선(40)이 박막A 및 B와 완벽하게 평행을 이루면서 이동하는 경우는 거의 없으므로 이동축(20)의 회전(혹은 뒤틀림)현상의 정도에 따라 변위 계측의 정밀도가 결정된다. 이동축의 전후방 이동을 자유롭게 하고자 하면 어느 정도의 회전 현상을 허용해야 하므로 이에 따라 계측 정밀도가 하락하는 문제점이 발생하며, 박막 B의 저항물질 역시 완벽하게 균일할 수 없으므로 동일한 변위 상에서도 점접점의 위치에 따라 저항값이 달라지는 문제점이 발생한다. In practice, since the movement axis 20 and the connecting line 40 connected thereto are rarely moved in perfect parallel with the thin films A and B during the measurement of the linear displacement meter, the rotation (or distortion) of the movement axis 20 occurs. The accuracy of displacement measurement is determined by the degree of. In order to freely move the moving shaft forward and backward, some rotational phenomena must be allowed, which causes a problem of deterioration of measurement accuracy.Therefore, the resistance material of the thin film B cannot be perfectly uniform. The problem that the resistance value is different occurs.

또한, 이동축(20)에 고정된 연결선(40)이 전기적으로 안정한 접점을 형성하게 하기 위하여 상부에서 일정 압력을 가하여 연결선(40)과 박막 A 및 박막 B의 사이에 탄성 접점을 형성시키는데 이동축의 이동에 따라 피할 수 없는 마모현상이 발생하여 기기의 수명을 단축시킨다. In addition, the connection line 40 fixed to the moving shaft 20 forms an elastic contact between the connecting line 40 and the thin film A and the thin film B by applying a constant pressure from the top to form an electrically stable contact. Movement causes unavoidable wear and shortens the life of the device.

이는 고정된 두 고체간의 마찰에 의한 것으로 접촉 압력을 낮추어 마찰력을 작게 하면 접점이 불안정해져 접촉잡음이 발생하고 역시 계측 정밀도의 하락으로 이어진다, 실제로 LTM 550 제품의 이동축을 0.1mm 단계로 이동시켜가며 저항값을 측정한 결과 도 5에서 보는 바와 같이 선형성이 매우 하락한 결과가 도출된다. (상관계수 0.8596). 이는 이동축(20)의 전후 이동량이 회전량에 비해 너무 작기 때문에 발생하는 것으로, LTM 550 제품에 대해 5회에 걸쳐 반복적으로 정밀도를 측정하여 상관계수의 평균값을 산출한 결과 최소 변위 이동량이 1mm일 때에는 상관계수가 0.9987이었고 0.1mm일 때 에는 0.8948로 감소하였다.    This is caused by the friction between two fixed solids. If the contact pressure is lowered to reduce the friction force, the contact becomes unstable, resulting in contact noise, which also leads to a decrease in measurement accuracy. As a result of measuring the value, as shown in FIG. (Correlation coefficient 0.8596). This occurs because the amount of forward and backward movement of the moving shaft 20 is too small for the amount of rotation. The minimum displacement movement amount is 1 mm as a result of calculating the average value of the correlation coefficient by repeatedly measuring the precision five times for the LTM 550 product. The correlation coefficient was 0.9987 and decreased to 0.8948 at 0.1mm.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 선형 변위 센서에서 순수물질(전기저항 0)로 형성된 박막과 저항물질로 형성된 박막과 접촉하는 접점을 연결선으로 형성하지 않고 전도성 고무재질로 구성된 회전 롤러(Roller)로 구성하여 선접점을 형성함으로써 정밀도를 향상시키고, 전도성 고무의 회전 롤러에 의하여 탄성접촉이 가능하므로 안정한 접점을 형성하며 이동축이 이동함에 따라 롤러가 회전하게 되므로 마찰이 대폭 감소하여 사용 수명을 연장시킬 수 있는 정밀도를 향상시킨 선형 변위 센서를 제공하는 것이다. The present invention has been invented to solve the above problems, the rotation consisting of a conductive rubber material without forming a contact line contacting the thin film formed of the pure material (electric resistance 0) and the thin film formed of the resistive material in the linear displacement sensor It is composed of rollers to improve the precision by forming the front contact point, and elastic contact is possible by the rotating roller of conductive rubber, so it forms stable contact point and the roller rotates as the moving shaft moves, so the friction is greatly reduced. It is to provide a linear displacement sensor with improved precision that can extend the service life.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은The present invention for achieving the above object

전기저항값이 0인 박막판 A과 평행하게 형성된 전기저항값이 RL인 박막판 B의 사이에 접촉한 점접에 의하여 측정된 저항값에 의하여 물체의 이동변위를 측정하는 선형변위센서에 있어서,In the linear displacement sensor for measuring the displacement of the object by the resistance value measured by the contact point contacted between the thin film plate B with the electrical resistance value of R L is formed in parallel with the thin film plate A of 0,

물체이동에 따라서 이동하는 이동축의 일단에 물리적으로 연결되며, 이동축의 이동에 따라서 회전이동하고, 박막판 A 및 박막판 B와 접촉되어 선접점들을 형성하기 위한 전도성을 가진 회전롤러를 포함하며, 회전롤러의 회전 이동에 의하여 형성된 선접점들로부터 발생된 전기저항값들의 평균치를 이동변위로 측정하는 것이다. It is physically connected to one end of the moving shaft moving in accordance with the movement of the object, the rotational movement in accordance with the movement of the moving shaft, and includes a rotating roller having a conductivity for contacting the thin film plate A and the thin film plate B to form the contact points, the rotation The average value of electrical resistance values generated from the contact points formed by the rotational movement of the roller is measured as the displacement.

또한, 회전롤러는 전도성의 고무재질로 이루어진다. In addition, the rotary roller is made of a conductive rubber material.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면중 도 6은 본 발명에 따른 정밀도를 향상시킨 선형 변위센서의 구조를 보여주기 위한 개념도이고, 도 7은 본 발명에 따른 선형 변위 센서의 계측시 회전(뒤틀림)현상이 발생할 경우의 계측을 설명하기 위한 개념도이며, 도 8은 본 발명에 따른 선형 변위 센서의 계측 결과를 보여주기 위한 그래프이다. 6 is a conceptual diagram illustrating a structure of a linear displacement sensor having improved accuracy according to the present invention, and FIG. 7 is a measurement when a rotation (twist) phenomenon occurs when measuring the linear displacement sensor according to the present invention. 8 is a conceptual diagram illustrating the measurement result of the linear displacement sensor according to the present invention.

본 발명에 따른 정밀도를 향상시킨 선형 변위센서(100)는 도 6에서 보는 바와 같이, 일단이 변위를 측정하고자 하는 물체에 고정된 후 물체이동에 따라서 이동하는 이동축(110)의 타단에 이동축(110)의 이동에 따라 회전하면서 이동하는 회전롤러(120)가 이동축(110)과 물리적으로 연결된다. 회전롤러(120)는 탄성을 지닌 전도성의 고무재질로 형성된다. 회전롤러(120)의 하부는 순수도체물질로 전기저항값이 0인 박막판 A(130)와 저항물질로 전기저항값이 RL인 박막판 B(140)가 평행한 상태로 형성되며, 회전롤러(120)와 접촉되도록 형성된다.As shown in FIG. 6, the linear displacement sensor 100 having improved precision according to the present invention has one end fixed to an object to measure displacement, and then a movement axis at the other end of the moving shaft 110 moving according to the object movement. The rotating roller 120 that moves while rotating in accordance with the movement of the 110 is physically connected to the moving shaft 110. The rotary roller 120 is formed of a conductive rubber material having elasticity. The lower part of the rotary roller 120 is a pure conductor material, and the thin film plate A 130 having an electrical resistance value of 0 and the thin film plate B 140 having an electrical resistance value of R L as a resistance material are formed in parallel with each other. It is formed to contact the roller 120.

즉, 박막판 A(130)과 박막판 B(140)은 인쇄회로기판(PCB)의 형태로 제조된 판형으로 이동축(110)의 이동에 따라 회전하면서 이동하는 회전롤러(120)에 의하여 상부가 접촉되도록 구성된다. 회전롤러(120)와 접촉된 박막판 A(130)과 박막판 B(140)는 선접점이 형성되는데, 이때 회전롤러(120)와 접촉되어 형성된 선접점의 전기저항값들의 평균치가 실제 측정치가 된다.That is, the thin film plate A (130) and the thin film plate B (140) is a plate manufactured in the form of a printed circuit board (PCB) by the rotating roller 120 that moves while rotating in accordance with the movement of the moving shaft 110. Is configured to contact. The thin film plate A 130 and the thin film plate B 140 which are in contact with the rotating roller 120 have a front contact point, and the average value of the electrical resistance values of the first contact point formed by contacting the rotating roller 120 is measured. do.

본 발명에 따른 정밀도를 향상시킨 선형 변위센서(100)의 회전롤러(120)는 전도성 고무로 제조하여 도체인 동시에 재질이 고무이므로 충분한 탄성을 가지므로 위에서 압력을 가하면 박막판 A(130)과 박막판 B(140)와 안정한 탄성 접촉이 이루어진다. 또한, 이동축(110)이 이동함에 따라 자연스럽게 회전하므로 마찰력이 최소화되므로, 마찰 잡음이 작아지고 사용수명이 연장된다.The rotary roller 120 of the linear displacement sensor 100 with improved precision according to the present invention is made of conductive rubber and the material is rubber so that the material has sufficient elasticity, so if the pressure is applied from above, the thin film A 130 and foil Stable elastic contact is made with the membrane B 140. In addition, since the moving shaft 110 rotates naturally as the frictional force is minimized, the friction noise is reduced and the service life is extended.

본 발명에 따른 정밀도를 향상시킨 선형 변위센서(100)의 정밀도 향상 효과를 기술하면, 본 발명이 종래의 선형 변위 센서의 연결선을 사용하는 방법과 근본적으로 다른 점은 회전롤러가 원통형이므로 점접점이 아니라 선접점이 형성된다는 것이다. 즉, 전도성 고무로 제조된 회전롤러(120)와 박막판 A(130)과 박막판 B(140)는 접촉이 되면 도 6에서 보는 바와 같이 선의 형태인 접점 C와 접점 D가 형성된다. 본 발명에서의 선접점 방식은 이동축(110)의 이동중에 회전(뒤틀림) 현상에 의한 정밀도 하락을 상당 부분 방지할 수 있는데 이동축의 회전이 어떻게 일어날지는 사용 환경에 따라 크게 달라지므로 선접점의 효과를 가장 잘 설명할 수 있도록 하기 위하여 도 7에서와 같은 상황을 가정하면, 회전롤러(120)가 박막판 B(140)와 수직으로 접촉하고 있으면 도 7의 "가"와 같은 형상의 선접점이 형성되고 선접점을 따라 감지되는 전기저항값들의 평균치가 실제 측정치가 된다. 이때 회전롤러(120)와 물리적으로 고정된 이동축(110)이 시계 방향으로 회전하여 선접점이 "가"에서 "나"로 회전되었다고 가정하면. 이동된 "나"의 선접점은 "가"의 선접점의 중앙을 중심으로 회전되었으므로, 박막판 B(140)과 "나"의 선접점을 고찰하면, "나"의 선접점 하단은 박막판 B(140)의 좌측으로, 그리고 "나"의 선접점 상단은 박막판 B(140)의 우측으로 동일 거리만큼 이동하므로, 이동축(110)에서 회전(혹은 뒤틀림)현상이 발생하여 새로운 선접점 "나"를 따라 감지되는 전기 저항의 평균치는 발생되기 이전의 선접점"가"와 동일하다.    When the effect of improving the precision of the linear displacement sensor 100 with improved precision according to the present invention is described, the present invention is fundamentally different from the method using the connection line of the conventional linear displacement sensor, since the rotating roller is cylindrical, Rather, a junction is formed. That is, when the rotary roller 120, the thin film plate A 130, and the thin film plate B 140 made of conductive rubber are in contact with each other, the contact point C and the contact point D are formed as shown in FIG. The pre-contact method in the present invention can prevent a significant decrease in precision due to the rotation (twist) phenomenon during the movement of the moving shaft 110, but how the rotation of the moving shaft will vary greatly depending on the use environment, so the effect of the contact point In order to best explain the same situation as in FIG. 7, assuming that the rotating roller 120 is in contact with the thin film plate B 140 vertically, a contact point having a shape such as “a” of FIG. The average value of the electrical resistance values formed and sensed along the front contact point becomes the actual measurement value. In this case, it is assumed that the rotating roller 120 and the physically fixed moving shaft 110 are rotated in the clockwise direction so that the contact point is rotated from "a" to "me". Since the moved contact point of "I" is rotated about the center of the contact point of "A", when considering the contact point of thin film B 140 and "I", the lower contact point of "I" is a thin film plate. Since the upper end of the contact point "B" of B 140 and the upper end of "I" moves to the right side of the thin film plate B 140 by the same distance, a rotation (or distortion) phenomenon occurs in the moving shaft 110, and thus the new contact point. The average value of the electrical resistance sensed along "I" is equal to "preceding contact point".

즉, 본 발명에 따른 정밀도를 향상시킨 선형 변위센서(100)의 접점에서 발생하는 이동축의 회전에 따른 측정치의 변화가 상쇄되는 방향으로 작용하고 따라서 계측정밀도가 향상된다.      That is, the change in the measured value due to the rotation of the moving shaft generated at the contact point of the linear displacement sensor 100 with improved precision according to the present invention acts in the direction to cancel, thus improving the measurement accuracy.

이와 같은 본 발명에 따른 선형 변위센서의 효과를 실험적으로 검증하기 위하여 시제품을 제작하여 0.1mm 간격으로 이동축(110)을 이동시키며 전기저항을 측정한 결과를 도8에 도시한다. 도 8에서는 기존의 점접점 방식과 비교할 때 선형성이 크게 개선된 것을 그래프 상에서 확인할 수 있다.(상관계수 0.9991)In order to experimentally verify the effect of the linear displacement sensor according to the present invention, a prototype is manufactured and the result of measuring the electrical resistance by moving the moving shaft 110 at intervals of 0.1 mm is shown in FIG. 8. In Figure 8 it can be seen on the graph that the linearity is significantly improved compared to the conventional point contact method (correlation coefficient 0.9991).

선형 변위 센서는 적어도 95% 이상의 정밀도가 요구되는 바 계측의 해상도가 1mm로 제한되는데, 상술한 종래의 선형 변위센서도 계측의 해상도가 1mm이다. 도 8에서 보는 바와 같이 동일한 실험을 5회 반복하여 상관계수의 평균치를 산출한 결과 0.9987이 얻어졌으며, 회전롤러를 사용하는 경우 계측정밀도(혹은 해상도)가 0.1mm가 된다. 이는 연결선을 사용한 기존 제품과 비교할 때 해상도 혹은 정밀도가 10배 개선되었음을 의미한다. Since the linear displacement sensor requires accuracy of at least 95% or more, the measurement resolution is limited to 1 mm. The conventional linear displacement sensor described above also has a measurement resolution of 1 mm. As shown in FIG. 8, 0.9987 was obtained as a result of calculating the average value of the correlation coefficient by repeating the same experiment five times. When the rotating roller was used, the measurement precision (or resolution) became 0.1 mm. This means a 10x improvement in resolution or precision when compared to conventional products using connecting lines.

본 발명에 따른 선형 변위센서의 효과를 요약하면 계측의 정밀도(해상도)가 1mm에서 0,1mm로 개선되어 10배 향상되며, 회전롤러에 의하여 접점의 마찰이 배제되므로 마모현상이 최소화됨으로써 센서의 사용 수명이 연장된다. Summarizing the effect of the linear displacement sensor according to the present invention, the precision (resolution) of the measurement is improved from 1mm to 0,1mm, which is 10 times higher, and the friction of the contact is eliminated by the rotating roller, so the wear phenomenon is minimized. Life is extended.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 정밀도가 향상된 선형 변위 센서는 점접점방식이 아닌 회전롤러에 의한 선접점방식을 채택하여 정밀도가 대폭 향상되고, 전도성 고무 재질의 회전 롤러에 의하여 탄성접촉이 가능하므로 안정한 접점을 형성하며 이동축이 이동함에 따라 롤러가 회전하게 되므로 마찰이 대폭 감소하여 사용 수명을 연장시킬 수 있다. As described above, the linear displacement sensor with improved precision according to the present invention adopts a pre-contact method by a rotary roller rather than a point-contact method, thereby greatly improving accuracy, and elastic contact is possible by a rotating roller made of conductive rubber. Since the roller rotates as the moving shaft moves to form a stable contact point, the friction is greatly reduced, thereby extending the service life.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.

도 1은 일반적인 저항성 변위 센서의 원리를 설명하기 위한 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating the principle of a general resistive displacement sensor.

도 2는 종래의 선형 변위 센서의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 2 is a conceptual diagram illustrating the operation of a conventional linear displacement sensor.

도 3은 종래의 선형 변위 센서의 계측 결과를 보여주기 위한 그래프이다.3 is a graph showing measurement results of a conventional linear displacement sensor.

도 4는 종래의 선형 변위 센서의 계측시 문제점을 설명하기 위한 개념도이다. 4 is a conceptual diagram illustrating a problem in measuring a conventional linear displacement sensor.

도 5는 종래의 선형 변위 센서의 계측시 회전(뒤틀림)현상이 발생할 경우의 계측 결과를 보여주기 위한 그래프이다. 5 is a graph showing measurement results when a rotation (twist) phenomenon occurs during measurement of a conventional linear displacement sensor.

도 6은 본 발명에 따른 정밀도를 향상시킨 선형 변위센서의 구조를 보여주기 위한 개념도이다.6 is a conceptual diagram showing the structure of a linear displacement sensor with improved precision according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 선형 변위 센서의 계측시 회전(뒤틀림)현상이 발생할 경우의 계측을 설명하기 위한 개념도이다. 7 is a conceptual diagram illustrating measurement when a rotation (twist) phenomenon occurs during measurement of the linear displacement sensor according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 선형 변위 센서의 계측 결과를 보여주기 위한 그래프이다. 8 is a graph showing measurement results of the linear displacement sensor according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 선형변위센서 110 : 이동축 100: linear displacement sensor 110: moving axis

120 : 회전롤러 130, 140 : 박막판 120: rotating roller 130, 140: thin film

Claims (2)

전기저항값이 0인 박막판 A(130)과 평행하게 형성된 전기저항값이 RL인 박막판 B(140)의 사이에 접촉한 점접에 의하여 측정된 저항값에 의하여 물체의 이동변위를 측정하는 선형변위센서에 있어서,An electrical resistance value of zero foil late A (130) and formed parallel to the electric resistance value R L of foil by a resistance value measured by the jeomjeop contact between the late B (140) for measuring the displacement of the object, In the linear displacement sensor, 물체이동에 따라서 이동하는 이동축(110)의 일단에 물리적으로 연결되며, 상기 이동축(110)의 이동에 따라서 회전이동하고, 상기 박막판 A(130) 및 상기 박막판 B(140)와 접촉되어 선접점들을 형성하기 위한 전도성을 가진 회전롤러(120)를 포함하며, 상기 회전롤러(120)의 회전 이동에 의하여 형성된 상기 선접점들로부터 발생된 전기저항값들의 평균치를 이동변위로 측정하는 것을 특징으로 하는 정밀도를 향상시킨 선형 변위 센서. It is physically connected to one end of the moving shaft 110 that moves in accordance with the movement of the object, and rotates in accordance with the movement of the moving shaft 110, and contacts the thin film plate A 130 and the thin film plate B 140. And a rotating roller 120 having conductivity for forming the contact points, and measuring an average value of electrical resistance values generated from the contact points formed by the rotational movement of the rotation roller 120 as a displacement. Linear displacement sensor with improved precision. 제 1 항에 있어서, 상기 회전롤러(120)는 일정 탄성을 가진 전도성의 고무재질로 이루어짐을 특징으로 하는 정밀도를 향상시킨 선형 변위 센서. The linear displacement sensor of claim 1, wherein the rotary roller (120) is made of a conductive rubber material having a certain elasticity.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101314050B1 (en) * 2011-09-05 2013-10-01 유홍근 Position sensor

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