RU212562U1

RU212562U1 - Linear encoder, potentiometric type

Info

Publication number: RU212562U1
Application number: RU2021100080U
Authority: RU
Inventors: Александр Алексеевич Семенов; Владимир Яковлевич Савицкий; Светлана Васильевна Кабина; Павел Романович Кавин
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2022-07-28

Abstract

Полезная модель относится контрольно-измерительной технике и может быть использована для измерения линейных перемещений объектов, в том числе отдельных участков деформируемых тел. Датчик линейных перемещений потенциометрического типа содержит корпус с возможностью жесткого крепления к измеряемому объекту, внутри которого установлен измерительный шток с опорной пружиной, в котором внешний цилиндр измерительного штока имеет напыление, образующее пленку сопротивления, на конце штока жестко закреплен токосъемник, соединенный с опорной пружиной, переходящий в упорный конус с безлюфтовым вращающимся шариком на конце, шток вставлен и скользит по токопроводящим ламелям во внутреннем диаметре корпуса, концы которых выведены на торец цилиндра и соединены проводником с измерительным мостом, а опорная пружина через медную втулку и винт также соединена проводом с плечом измерительного моста, затем измерительный мост связан с операционным усилителем, аналого-цифровым преобразователем и компьютером, внутри на боковой стенке корпуса сделан ограничительный паз для стопорного винта. Датчик имеет простую конструкцию, обеспечивает прямое измерение перемещения и возможность автоматизации процесса измерения.

The utility model relates to instrumentation and can be used to measure the linear displacements of objects, including individual sections of deformable bodies. The potentiometric type linear displacement sensor contains a housing with the possibility of rigid fastening to the measured object, inside which a measuring rod with a support spring is installed, in which the outer cylinder of the measuring rod has a coating forming a resistance film, a current collector is rigidly fixed at the end of the rod, connected to the support spring, passing into a thrust cone with a backlash-free rotating ball at the end, the rod is inserted and slides along conductive lamellas in the inner diameter of the body, the ends of which are brought out to the end of the cylinder and connected by a conductor to the measuring bridge, and the support spring is also connected by wire to the arm of the measuring bridge through a copper bushing and screw , then the measuring bridge is connected to an operational amplifier, an analog-to-digital converter and a computer, inside on the side wall of the case a restrictive groove for a locking screw is made. The sensor has a simple design, provides direct measurement of displacement and the possibility of automation of the measurement process.

Description

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для измерения линейных перемещений объектов, в том числе отдельных участков деформируемых тел.The utility model relates to control and measuring equipment and can be used to measure the linear displacements of objects, including individual sections of deformable bodies.

Известен датчик линейных перемещений, содержащий подвижный контакт и контактную плату, на контактной поверхности которой участки из токопроводящего материала чередуются с участками из электроизолирующего материала, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых перемещений и упрощения конструкции, контактная плата выполнена в виде рейки из токопроводящего материала с поперечными пазами, заполненными электроизолирующим материалом, а ширина подвижного контакта меньше ширины поперечного паза (А.С. SU №847011, МПК G01B 7/00, опубл. 15.07.81 Бюл. 26).A linear displacement sensor is known, containing a movable contact and a contact board, on the contact surface of which sections of conductive material alternate with sections of electrically insulating material, characterized in that, in order to expand the range of measured displacements and simplify the design, the contact board is made in the form of a rail of conductive material with transverse grooves filled with electrically insulating material, and the width of the movable contact is less than the width of the transverse groove (AS SU No. 847011, IPC G01B 7/00, publ. 15.07.81 Bull. 26).

Недостатками данного датчика являются низкая точность и надежность датчика.The disadvantages of this sensor are low accuracy and reliability of the sensor.

Известно изобретение потенциометрический датчик перемещения, содержащий корпус, размещенные в нем на изолирующем основании параллельно одна другой резистивную и коллекторную дорожки и подпружиненный относительно корпуса шток с токосъемным элементом, предназначенный для связи с объектом контроля, коме того, он снабжен закрепленным в корпусе прямоугольным постоянным магнитом, размещенным на одной поверхности резистивной и коллекторной дорожек, токосъемник выполнен в виде установленного с возможностью качения по другой поверхности этих дорожек ролика с размещенным на его оси цилиндрическим постоянным магнитом, полюса которого расположены напротив разноименных полюсов прямоугольного постоянного магнита (Патент SU №1420346 МПК 4 С01В 7/00, опубл. 30.08.88, бюл. №32).It is known the invention of a potentiometric displacement sensor, containing a housing placed in it on an insulating base parallel to one another resistive and collector tracks and a rod spring-loaded relative to the housing with a current collecting element designed to communicate with the object of control, in addition, it is equipped with a rectangular permanent magnet fixed in the housing, placed on one surface of the resistive and collector tracks, the current collector is made in the form of a roller installed with the possibility of rolling along the other surface of these tracks with a cylindrical permanent magnet placed on its axis, the poles of which are located opposite the opposite poles of a rectangular permanent magnet (Patent SU No. 1420346 MPK 4 S01V 7 /00, published 30.08.88, bulletin No. 32).

Недостатками данного датчика являются: сложная конструкция, низкая надежность датчика, косвенное измерение перемещения.The disadvantages of this sensor are: complex design, low reliability of the sensor, indirect measurement of displacement.

Наиболее близким по технической сущности является потенциометрический датчик линейных перемещений, содержащий подвижную каретку с двумя токосъемниками, которая перемещается по двум направляющим под воздействием уплотненного по наружной поверхности штока, соединенного с контролируемым объектом, и корпуса с двумя резистивными элементами, отличающийся тем, что в нем подвижная каретка с двумя токосъемниками связана механически со штоком посредством безлюфтового развязывающего узла, повышающего надежность и позволяющего более точно преобразовать величину линейного перемещения контролируемого объекта в изменение значения сопротивления потенциометрического датчика линейного перемещения с нормализованным усилием страгивания на большем рабочем ходе и с обеспечением защиты от влаги и посторонних частиц (Патент RU №2561314, МПК G01B 7/00, опубл. 27.08.2015).The closest in technical essence is a potentiometric linear displacement sensor containing a movable carriage with two current collectors, which moves along two guides under the influence of a rod sealed on the outer surface, connected to a controlled object, and a housing with two resistive elements, characterized in that it contains a movable a carriage with two current collectors is mechanically connected to the rod by means of a backlash-free decoupling unit, which increases reliability and allows more accurate conversion of the value of the linear displacement of the controlled object into a change in the resistance value of the potentiometric linear displacement sensor with a normalized breakaway force at a larger working stroke and providing protection against moisture and foreign particles (Patent RU No. 2561314, IPC G01B 7/00, published on August 27, 2015).

Недостатками данного датчика являются: сложная конструкция, низкая точность измерения, связанная со смещением контактов относительно друг друга.The disadvantages of this sensor are: complex design, low measurement accuracy associated with the displacement of the contacts relative to each other.

Предполагаемая полезная модель направлена на упрощение конструкции, мгновенное получение результата измерения, точность измеряемой величины не менее 0,05 мм.The intended utility model is aimed at simplifying the design, instantaneously obtaining the measurement result, and the accuracy of the measured value is at least 0.05 mm.

Техническим результатом является повышение точности измерения, исключение косвенного измерения, обеспечение возможности автоматизации измерения.The technical result is to increase the measurement accuracy, exclude indirect measurement, and provide the possibility of measurement automation.

Это достигается тем, что в устройстве применяется перемещение подпружиненного штока с напыленным слоем сопротивления на внешней поверхности относительно пружинных контактов, закрепленных внутри корпуса, снимаемое сопротивление усиливается измерительным мостом сопротивлений, которое дополнительно усиливается операционным усилителем и через аналого-цифровой преобразователь передается в компьютер для регистрации и контроля.This is achieved by the fact that the device uses the movement of a spring-loaded rod with a sprayed resistance layer on the outer surface relative to the spring contacts fixed inside the case, the resistance to be removed is amplified by a resistance measuring bridge, which is further amplified by an operational amplifier and transmitted to a computer through an analog-to-digital converter for registration and control.

На чертеже фиг. 1 схематично изображен датчик линейных перемещений потенциометрического типа. Датчик содержит корпус 1 с возможностью жесткого крепления к измеряемому объекту, внутри которого установлен измерительный шток 5 с опорной пружиной 6, отличающийся тем, что внешний цилиндр измерительного штока 5 имеет напыление, образующее пленку сопротивления, на конце штока жестко закреплен токосъемник 4, соединенный с опорной пружиной 6, переходящий в упорный конус 3 с безлюфтовым вращающимся шариком 2 на конце, шток вставлен и скользит по токопроводящим ламелям 7, 11 во внутреннем диаметре корпуса 1, концы которых выведены на торец цилиндра и соединены проводником с измерительным мостом, а опорная пружина 6 через медную втулку 9 и винт 8 также соединена проводом с плечом измерительного моста 14, затем измерительный мост связан с операционным усилителем 15, аналого-цифровым преобразователем 16 и бортовым компьютером 17, внутри на боковой стенке корпуса сделан ограничительный паз 12 для стопорного винта 13.In the drawing of FIG. 1 schematically shows a potentiometric type linear encoder. The sensor contains a housing 1 with the possibility of rigid attachment to the measured object, inside which is installed a measuring rod 5 with a support spring 6, characterized in that the outer cylinder of the measuring rod 5 has a coating that forms a resistance film, at the end of the rod a current collector 4 is rigidly fixed, connected to the support spring 6, turning into a thrust cone 3 with a backlash-free rotating ball 2 at the end, the rod is inserted and slides along the conductive lamellas 7, 11 in the inner diameter of the housing 1, the ends of which are brought out to the end of the cylinder and connected by a conductor to the measuring bridge, and the support spring 6 through copper bushing 9 and screw 8 is also connected by wire to the arm of the measuring bridge 14, then the measuring bridge is connected to the operational amplifier 15, the analog-to-digital converter 16 and the on-board computer 17, inside on the side wall of the housing there is a restrictive slot 12 for the locking screw 13.

Устройство для измерения линейного перемещения работает следующим образом. Данное устройство устанавливается на объект испытания, используя резьбу на корпусе 1. При этом упорный конус 3 с безлюфтовым вращающимся шариком 2, устанавливается вплотную к измеряемой детали на максимальное расстояние (до упора в ограничительный паз 12 стопорного винта 13). Устройство готово к работе. Следующим шагом является определение точки отсчета (определение нуля). Вкручиваем корпус 1 датчика до замыкания токопроводящих ламелей 7,11 с напылением измерительного штока 5. Данное цифровое значение является точкой отсчета. В процессе работы измеряемой детали измерительный шток 5 перемещается соответственно перемещаются и токопроводящих ламелей 7, 11, скользя по напылениям измерительного штока 5. При этом меняется сопротивление в плече измерительного моста 14, измеренный электрический сигнал передается в операционный усилитель 15, аналого-цифровой преобразователь 16 и бортовой компьютер 17, где информация обрабатывается.A device for measuring linear displacement operates as follows. This device is installed on the test object using the thread on the body 1. In this case, the thrust cone 3 with a backlash-free rotating ball 2 is installed close to the measured part at the maximum distance (until it stops in the restrictive groove 12 of the locking screw 13). The device is ready for use. The next step is to define the reference point (zero definition). We screw in the body 1 of the sensor until the conductive lamellas 7.11 are closed with the coating of the measuring rod 5. This digital value is a reference point. During operation of the measured part, the measuring rod 5 moves, respectively, and the conductive lamellas 7, 11 move, sliding over the coatings of the measuring rod 5. In this case, the resistance in the arm of the measuring bridge 14 changes, the measured electrical signal is transmitted to the operational amplifier 15, the analog-to-digital converter 16 and on-board computer 17 where the information is processed.

Датчик имеет простую конструкцию, обеспечивает прямое измерение перемещения, возможность автоматизации процесса измерения.The sensor has a simple design, provides direct measurement of displacement, the possibility of automation of the measurement process.

Claims

Potentiometric type linear displacement sensor, containing a housing with the possibility of rigid attachment to the measured object, inside which a measuring rod with a support spring is installed, characterized in that a restrictive groove for a locking screw is made inside on the side wall of the housing, the outer cylinder of the measuring rod has a coating that forms a film resistance, at the end of the rod a current collector is rigidly fixed, connected to the support spring, turning into a thrust cone with a backlash-free rotating ball at the end, the rod is made with the possibility of sliding along the conductive lamellas in the inner diameter of the body, the ends of which are brought out to the end of the cylinder and made with the possibility of connection with using a conductor with a measuring bridge, and the support spring through a copper bushing and a screw is also made with the possibility of connecting with a wire to the shoulder of the measuring bridge, which in turn is connected to an operational amplifier, an analog-to-digital converter and a computer.