RU2039926C1

RU2039926C1 - Variable-resistance linear displacement transducer

Info

Publication number: RU2039926C1
Authority: RU
Inventors: А.С. Трофимов
Original assignee: Институт кристаллографии им.А.В.Шубникова РАН
Priority date: 1992-02-13
Filing date: 1992-02-13
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: measuring equipment. SUBSTANCE: transducer is provided with a drive roller directly engageable with the coil of the main slide-wire, and a driven roller connected through a flexible tie to a disk, on which another slide-wire is secured. The sliding contact of the main slide-wire is engageable with the lead screw nut connected to the drive roller, and the spiral of this slide-wire is rigidly secured on the coil cylindrical surface. EFFECT: enhanced accuracy. 2 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при автоматизации технологических процессов с объектами перемещения для повышения качества обратной связи. The invention relates to instrumentation and can be used in the automation of technological processes with moving objects to improve the quality of feedback.

Известен реостатный датчик линейных перемещений, содержащий корпус, катушку, установленную в корпусе с возможностью вращения, реохорд, намотанный на катушку и соединенный с объектом перемещения, и контакт, скользящий по реохорду и закрепленный неподвижно на корпусе [1]
Недостатком такого датчика является обязательное соединение с объектом перемещения.Known rheostatic linear displacement sensor, comprising a housing, a coil mounted rotatably in the housing, a reochord wound on a coil and connected to a displacement object, and a contact sliding along the rechord and fixed motionless on the housing [1]
The disadvantage of this sensor is the mandatory connection with the object of movement.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является реостатный датчик линейных перемещений, содержащий корпус, установленные в нем соосно катушку с намотанной на ее цилиндрической поверхности спиралью основного реохорда и диск с закрепленным на его плоской поверхности разомкнутым кольцевым реохордом, а также электрически соединенные между собой скользящие контакты обоих реохордов [2]
Недостатком данного датчика является двойное соединение с объектом перемещения и отсутствие регулирования точности измерений, что ограничивает диапазон применения.The closest technical solution to the invention is a rheostatic linear displacement sensor, comprising a housing, a coaxial coil mounted therein with a main rechord spiral wound on its cylindrical surface and a disk with an open annular reochord fixed to its flat surface, as well as electrically interconnected sliding contacts of both reochords [2]
The disadvantage of this sensor is the dual connection with the object of movement and the lack of regulation of measurement accuracy, which limits the range of application.

Для расширения диапазона применения и улучшения качества эксплуатации датчика реостатный датчик линейных перемещений, содержащий корпус, установленные в нем соосно катушку с намотанной на ее цилиндрической поверхности спиралью основного реохорда и диск с закрепленным на его плоской поверхности разомкнутым кольцевым реохордом, а также электрически соединенные между собой скользящие контакты обоих реохордов, снабжен ведущим роликом, непосредственно контактирующим с катушкой, ведомым роликом соединенным гибкой тягой с диском и закрепленным на общей оси обоих роликов ходовым винтом с гайкой, на которой закреплен скользящий контакт основного реохорда, а спираль этого реохорда жестко закреплена на поверхности катушки. To expand the range of applications and improve the quality of operation of the sensor, a rheostatic linear displacement sensor, comprising a housing, a coaxially mounted coil with a main reochord spiral wound on its cylindrical surface and a disk with an open annular reochord fixed on its flat surface, as well as sliding electrically interconnected contacts of both reochords, equipped with a drive roller directly in contact with the coil, driven roller connected by a flexible rod to the disk and lennym on a common axis of both rollers with the lead screw nut on which is mounted the main slide wire sliding contact, and this spiral Slidewire rigidly fixed to the coil surface.

На фиг. 1 изображен реостатный датчик линейных перемещений; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a rheostat linear displacement sensor; in FIG. 2, section AA in FIG. 1.

Датчик содержит корпус 1, выполненный из диэлектрического материала и имеющий ось, катушку 2 и диск 3, установленные на оси с возможностью раздельного вращения, основной реохорд 4, спираль которого жестко закреплена на цилиндрической поверхности катушки, разомкнутый кольцевой реохорд 5, закрепленный на плоской поверхности диска, и скользящие контакты 6 и 7 обоих реохордов, соединенные между собой электрически. При этом контакт 6 для перемещения вдоль образующей катушки, чтобы обеспечить его постоянный контакт с основным реохордом, снабжен гайкой 8 с ходовым винтом 9 и закреплен на ней через пластинчатую пружину 10, исключающую проворот гайки и обеспечивающую прижим контакта к реохорду. The sensor comprises a housing 1 made of a dielectric material and having an axis, a coil 2 and a disk 3 mounted on an axis with the possibility of separate rotation, the main reochord 4, the spiral of which is rigidly fixed to the cylindrical surface of the coil, an open annular reochord 5, mounted on a flat surface of the disk , and the sliding contacts 6 and 7 of both reochords, electrically connected to each other. Moreover, the contact 6 for moving along the generatrix of the coil, in order to ensure constant contact with the main reochord, is equipped with a nut 8 with a lead screw 9 and is fixed to it through a leaf spring 10, which prevents the nut from turning and provides contact pressure to the rechord.

Датчик снабжен ведущим роликом 11, непосредственно контактирующим со ступицей катушки 2, и ведомым роликом 13, соединенным гибкой передачей с диском 3, например в виде пасика 12, контактирующего со ступицей 14 диска. Ведущий ролик 11 установлен таким образом, чтобы часть его образующей выступала из корпуса 1 для обеспечения контакта с объектом перемещения, и снабжен резиновой шиной 15, позволяющей исключить нестабильность вращения из-за шероховатости поверхности объекта и дающей возможность надежного прижима ролика. Диаметры ведущего ролика 11 и контактирующей с ним поверхности катушки 2, а также шаг резьбы ходового винта 9 подбираются таким образом, чтобы гайка 8 перемещала контакт 6 на шаг спирали реохорда 4 за время одного оборота катушки. Одновременно гибкая передача на диск 3 обеспечивает скорость его вращения не менее 5:1 относительно скорости вращения ведущего ролика 11. The sensor is equipped with a drive roller 11, directly in contact with the hub of the coil 2, and a driven roller 13, connected by a flexible transmission to the disk 3, for example in the form of pasik 12 in contact with the hub 14 of the disk. The drive roller 11 is mounted so that part of its generatrix protrudes from the housing 1 to ensure contact with the moving object, and is equipped with a rubber tire 15, which eliminates the instability of rotation due to the roughness of the surface of the object and makes it possible to securely clamp the roller. The diameters of the drive roller 11 and the surface of the coil 2 in contact with it, as well as the thread pitch of the lead screw 9 are selected so that the nut 8 moves the contact 6 to the pitch of the rechord 4 spiral during one revolution of the coil. At the same time, flexible transmission to the disk 3 provides a rotation speed of at least 5: 1 relative to the rotation speed of the drive roller 11.

Реостатный датчик линейных перемещений работает следующим образом. The rheostatic linear displacement sensor operates as follows.

Подготовка к работе. Объектом перемещения является шток механизма перемещения с возвратно-поступательным движением и вращением. Подбирают реостатный датчик линейных перемещений под определенный диапазон контролируемого перемещения штока. Датчик жестко закрепляют в непосредственной близости от штока, располагая корпус таким образом, чтобы ведущий ролик 11 через шину 15 плотно прижимался к штоку, ось ролика при этом должна быть расположена перпендикулярно оси штока. Корпус датчика не должен касаться штока. Электрические выводы датчика соединяются с блоком регистрации и преобразования, включающим цифровой индикатор и при необходимости запоминающее устройство с накопителем. Блок регистрации и преобразования подключают к сети питания, если нет автономного. Preparing for work. The object of movement is the rod of the movement mechanism with reciprocating motion and rotation. A rheostatic linear displacement sensor is selected for a certain range of controlled rod movement. The sensor is rigidly fixed in the immediate vicinity of the rod, positioning the housing so that the drive roller 11 is pressed tightly against the rod through the tire 15, while the axis of the roller should be perpendicular to the axis of the rod. The sensor body must not touch the stem. The electrical terminals of the sensor are connected to the registration and conversion unit, including a digital indicator and, if necessary, a storage device with a drive. The registration and conversion unit is connected to the power supply if there is no autonomous one.

Работа. Включение механизма перемещения штока одновременно включает блок регистрации и преобразования датчика. Движение штока, например поступательное, приводит во вращение ведущий ролик 11, передающий движение на все рабочие органы датчика за счет жесткого крепления на его оси ведомого ролика 13, причем осью является ходовой винт 9, перемещающий гайку 8 с контактом 6 на пластинчатой пружине 10. Job. The inclusion of the mechanism for moving the rod simultaneously includes a unit for recording and converting the sensor. The movement of the rod, for example, translational, drives the drive roller 11, transmitting the movement to all the working bodies of the sensor due to the rigid fastening of the driven roller 13 on its axis, the axis being a screw screw 9 that moves the nut 8 with pin 6 on the leaf spring 10.

Ведущий ролик 11 вращает катушку 2 и одновременно с помощью ведомого ролика 13 посредством гибкой передачи через пасик 12 на ступицу 14 вращает диск 3. Контакт 6 постоянно скользит по основному реохорду 4, контролируя с помощью блока регистрации его увеличивающееся сопротивление, а контакт 7 скользит по разомкнутому кольцевому реохорду 5, являющемуся добавочным сопротивлением к определенному участку основного реохорда. The drive roller 11 rotates the coil 2 and at the same time using the driven roller 13 through the paschik 12 to the hub 14 rotates the disk 3. Contact 6 constantly slides along the main rechord 4, controlling its increasing resistance using the registration unit, and contact 7 slides open ring reochord 5, which is an additional resistance to a certain section of the main rechord.

При переходе контакта 7 через разомкнутую часть реохорда 5 блок регистрации с помощью запоминающего устройства фиксирует полное сопротивление реохорда. Таким образом перемещение штока контролируется датчиком за счет одновременной фиксации блоком регистрации суммарного сопротивления обоих реохордов по формуле: P=P_к+(x ˙P_д), где Р величина суммарного сопротивления; P_к величина сопротивления участка основного реохорда; х число фиксаций полного сопротивления разомкнутого кольцевого реохорда; Р_д величина сопротивления разомкнутого кольцевого реохорда.When the contact 7 passes through the open part of the reochord 5, the recording unit by means of a storage device fixes the total resistance of the reochord. Thus, the movement of the rod is controlled by the sensor due to the simultaneous fixing by the recording unit of the total resistance of both rechords according to the formula: P = P _to + (x ˙ P _d ), where P is the value of the total resistance; P _{to the} value of the resistance section of the main reochord; x the number of fixations of the impedance of the open ring reochord; R _{d the} value of the resistance of the open annular reochord.

Снабжение датчика ведущим роликом, непосредственно контактирующим с катушкой, позволяет полностью изолировать реохорд от влияния окружающей среды, контролировать как прямолинейное перемещение, так и непрямолинейное, а также упрощает соединение датчика с объектом перемещения. Снабжение датчика ведомым роликом, соединенным гибкой тягой с диском, обеспечивает регулировку точности контроля перемещения и расширяет диапазон применения. Снабжение скользящего контакта основного реохорда гайкой с ходовым винтом, являющимся осью ведущего и ведомого роликов, дает возможность удлинить основной реохоpд и контролировать его сопротивление при многооборотности катушки, что повышает точность контроля и расширяет диапазон измерения. Выполнение основного реохорда в виде жестко закрепленной спирали на цилиндрической поверхности катушки удлиняет реохорд, обеспечивая повышение чувствительности датчика, и увеличивает диапазон измеряемого перемещения. Providing the sensor with a driving roller directly in contact with the coil makes it possible to completely isolate the reochord from environmental influences, to control both rectilinear and non-rectilinear movement, and also simplifies the connection of the sensor to the displacement object. Providing the sensor with a driven roller, connected by a flexible rod to the disk, provides adjustment of the accuracy of movement control and extends the range of application. Providing the sliding contact of the main rechord with a nut to the lead screw, which is the axis of the driving and driven rollers, makes it possible to lengthen the main rechord and control its resistance during multi-turn of the coil, which increases the accuracy of control and extends the measurement range. The implementation of the main rechord in the form of a rigidly fixed spiral on the cylindrical surface of the coil lengthens the rechord, providing an increase in the sensitivity of the sensor, and increases the range of the measured displacement.

Таким образом обеспечена работа всех элементов датчика в закрытом корпусе, что исключает влияние окружающей среды на реохорды, сохраняет точность отсчета в большом диапазоне измерения перемещений. Thus, the operation of all sensor elements in a closed housing is ensured, which eliminates the influence of the environment on the rechords, and maintains the accuracy of reading in a large range of measurement of displacements.

Предложенный датчик найдет широкое применение при автоматизации технологических процессов, особенно в процессах, где нет доступа непосредственно к объекту перемещения. Датчик найдет также применение в промышленных технологических линиях и процессах, позволяя контролировать возвратно-поступательное движение объекта, как прямолинейное, так и непрямолинейное. The proposed sensor will find wide application in the automation of technological processes, especially in processes where there is no direct access to the object of movement. The sensor will also find application in industrial technological lines and processes, allowing you to control the reciprocating movement of the object, both rectilinear and non-linear.

Claims

RESISTANT LINEAR MOVEMENT SENSOR, comprising a housing, a coaxial coil mounted therein with a main reochord spiral wound on its cylindrical surface and a disk with an open annular reochord fixed on its flat surface, as well as sliding contacts of both reochords electrically interconnected, characterized in that it equipped with a drive roller, directly interacting with the coil, a driven roller, connected by a flexible rod to the disk, as well as a running gear mounted on the common axis of both rollers that a nut, which is fixed on the main slide wire sliding contact, which is rigidly fixed spiral on the cylindrical surface of the coil.