RU2566401C1 - Motion sensor - Google Patents
Motion sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2566401C1 RU2566401C1 RU2014129970/28A RU2014129970A RU2566401C1 RU 2566401 C1 RU2566401 C1 RU 2566401C1 RU 2014129970/28 A RU2014129970/28 A RU 2014129970/28A RU 2014129970 A RU2014129970 A RU 2014129970A RU 2566401 C1 RU2566401 C1 RU 2566401C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- printed conductor
- base
- fixed
- dielectric
- contact element
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений элементов конструкции.The invention relates to instrumentation and can be used to measure the movements of structural elements.
Известен «Датчик линейных перемещений» (а.с СССР №№847011, МПК3 G01B 7/30, опубл. 15.07.81, Бюл. №26), содержащий подвижный контакт и контактную плату, на контактной поверхности которой участки из токопроводящего материала чередуются с участками из электроизолирующего материала. Контактная плата выполнена в виде рейки из токопроводящего материала с поперечными пазами, заполненными электроизолирующим материалом, а ширина подвижного контакта меньше ширины поперечного паза.The well-known "Linear displacement sensor" (USSR AS No. 847011, IPC3 G01B 7/30, publ. 07/15/81, Bull. No. 26) containing a movable contact and a contact plate, on the contact surface of which sections of conductive material alternate with plots of electrical insulating material. 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.
Главным недостатком данного датчика является его сложность и, как следствие, его низкая эффективность.The main disadvantage of this sensor is its complexity and, as a result, its low efficiency.
В качестве прототипа для заявляемого датчика выбран «Датчик линейного перемещения» (а.с. СССР №1054671, МПК3 G01B 7/00 опубл. 15.11.83, Бюл. №42), содержащий два относительно подвижных электроконтактных элемента. Один электроконтактный элемент выполнен в виде набора фиксированных на заданных расстояниях и электрически соединенных между собой параллельно установленных пластин. Другой электроконтактный элемент размещен перпендикулярно плоскости этих пластин и выполнен в виде иглы, электроизолированной по боковой поверхности за исключением острия, длина которого не превышает заданных расстояний между пластинами первого электроконтактного элемента.As a prototype for the inventive sensor selected "Linear displacement sensor" (AS USSR No. 1054671, IPC3 G01B 7/00 publ. 15.11.83, Bull. No. 42), containing two relatively movable electrical contact elements. One electrical contact element is made in the form of a set of fixed plates fixed at predetermined distances and electrically interconnected in parallel. Another electrical contact element is placed perpendicular to the plane of these plates and is made in the form of a needle, electrically insulated along the lateral surface with the exception of the tip, the length of which does not exceed the specified distances between the plates of the first electrical contact element.
К недостаткам данного датчика можно отнести неопределенность и малую точность регистрации перемещений.The disadvantages of this sensor include uncertainty and low accuracy of registration of movements.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - создание конструктивно простого датчика для измерения перемещений подвижных относительно друг друга поверхностей.The technical problem to which the claimed invention is directed is the creation of a structurally simple sensor for measuring the movements of surfaces moving relative to each other.
Технический результат заключается повышение точности измерения перемещений и упрощении конструкции датчика.The technical result consists in increasing the accuracy of measuring displacements and simplifying the design of the sensor.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявляемый датчик перемещений, содержащий два подвижных относительно друг друга контактных элемента, предназначенных для закрепления напротив друг друга между контролируемыми объектами, в отличие от прототипа снабжен двумя диэлектрическим основаниями, подвижно соединенными между собой двумя упругими элементами, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания расположен первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на изоляционной поверхности первого основания со стороны первого конца печатного проводника, а другой конец закреплен на поверхности второго основания над вторым концом печатного проводника.The specified technical result is achieved due to the fact that the inventive displacement sensor containing two movable relative to each other contact elements designed to be fixed opposite each other between controlled objects, in contrast to the prototype, is equipped with two dielectric bases, movably interconnected by two elastic elements, between which along the longitudinal axis of the bases on the surface of the first base is the first contact element, made in the form of a zigzag print conductor made of a material with high resistivity, and a second contact element made in the form of a conductive elastic plate, one end of which is rigidly fixed to the insulating surface of the first base from the side of the first end of the printed conductor, and the other end is fixed to the surface of the second base above the second end of the printed conductor.
В заявляемом датчике перемещений упругие элементы могут быть выполнены в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании со стороны второго конца печатного проводника, а их вторые коны закреплены на втором диэлектрическом основании со стороны первого конца печатного проводника.In the inventive displacement sensor, the elastic elements can be made in the form of plates, the first ends of which are fixed on the first dielectric base from the side of the second end of the printed conductor, and their second ends are fixed on the second dielectric base from the side of the first end of the printed conductor.
Внешняя боковая поверхность диэлектрических оснований может быть выполнена в форме полуцилиндра или полусферы.The outer side surface of the dielectric bases can be made in the form of a half cylinder or hemisphere.
Снабжение датчика перемещений двумя диэлектрическим основаниями, подвижно соединенными между собой двумя упругими элементами, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания расположен первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на поверхности первого основания со стороны первого конца печатного проводника, а другой конец токопроводящей упругой пластины закреплен на поверхности второго основания над вторым концом печатного проводника, обеспечивает контакт контактных элементов в соответствии с перемещением элементов конструкции и повышает точность измерения перемещений упрощают конструкцию датчика.Supply of the displacement sensor with two dielectric bases, movably interconnected by two elastic elements, between which along the longitudinal axis of the bases on the surface of the first base there is a first contact element made in the form of a zigzag printed conductor from a material with high resistivity, and a second contact element made in in the form of a conductive elastic plate, one end of which is rigidly fixed to the surface of the first base from the side of the first end of the printed windows explorer, the other end of the conductive elastic plate secured to the surface of the second base on the second end of the printed conductor, ensures contact of the contact elements in accordance with the movement of the structural elements and improves the accuracy of measurement of displacements simplify sensor design.
Выполнение двух упругих элементов в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании со стороны второго конца печатного проводника, а их вторые коны закреплены на втором диэлектрическом основании со стороны первого конца печатного проводника упрощают конструкцию датчика.The execution of two elastic elements in the form of plates, the first ends of which are fixed on the first dielectric base from the side of the second end of the printed conductor, and their second ends are fixed on the second dielectric base from the side of the first end of the printed conductor simplify the design of the sensor.
При выполнении внешней боковой поверхности диэлектрических оснований в форме полуцилиндра или полусферы перемещения контролируемых объектов будут определятся соответственно по линии или в точке.When performing the outer side surface of the dielectric bases in the form of a half cylinder or hemisphere, the movement of the controlled objects will be determined respectively along the line or at the point.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами.The claimed invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 изображен заявляемый датчик перемещений;In FIG. 1 shows the inventive displacement sensor;
на фиг. 2 - первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника;in FIG. 2 - the first contact element, made in the form of a zigzag printed conductor;
на фиг. 3 - контактные элементы с выводами А и Б.in FIG. 3 - contact elements with conclusions A and B.
Датчик перемещений содержит два диэлектрических основания 1 и 2, подвижно соединенных между собой двумя токонепроводящими упругими элементами 5 и 7, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания 1, в данном примере выполнения на изоляционной пластине 3, расположен первый контактный элемент 4, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент 6, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на изоляционной пластине 3 на поверхности первого основания 1 со стороны первого конца печатного проводника, а другой конец токопроводящей упругой пластины 6 закреплен на поверхности второго основания 2 над вторым концом печатного проводника 4.The displacement sensor contains two dielectric bases 1 and 2, movably connected to each other by two current-conducting elastic elements 5 and 7, between which along the longitudinal axis of the bases on the surface of the first base 1, in this embodiment, on the insulating plate 3, there is a first contact element 4 made in the form of a zigzag printed conductor of a material with high resistivity, and a second contact element 6, made in the form of a conductive elastic plate, one end of which is rigidly clipped to the insulating plate 3 on the first surface of the base 1 from the first end of the printed conductor and the other end of the conductive elastic plate 6 is secured to the second surface of the base 2 on the second end of the printed conductor 4.
Токонепроводящие упругие элементы 5 и 7 выполнены в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании 1 со стороны второго конца печатного проводника 4, а их вторые концы закреплены на втором диэлектрическом основании 2 со стороны первого конца печатного проводника 4.The non-conductive elastic elements 5 and 7 are made in the form of plates, the first ends of which are fixed on the first dielectric base 1 from the side of the second end of the printing conductor 4, and their second ends are fixed on the second dielectric base 2 from the side of the first end of the printing conductor 4.
Внешняя боковая поверхность диэлектрических оснований 1 и 2 может быть выполнена в форме полуцилиндра или полусферы (не показано).The outer side surface of the dielectric bases 1 and 2 may be made in the form of a half cylinder or hemisphere (not shown).
Заявляемый датчик перемещений работает следующим образом.The inventive displacement sensor operates as follows.
Диэлектрические основания 1 и 2 датчика устанавливают в зазор между «соседними» поверхностями контролируемых объектов, причем уже в исходном положении диэлектрические основания 1 и 2 должны быть поджаты.The dielectric bases 1 and 2 of the sensor are installed in the gap between the "neighboring" surfaces of the monitored objects, and already in the initial position, the dielectric bases 1 and 2 must be preloaded.
При статических и динамических воздействиях поверхности контролируемых объектов могут перемещаться относительно друг друга, тем самым сжимать или разжимать упругие элементы 5 и 7 датчика.Under static and dynamic influences, the surfaces of controlled objects can move relative to each other, thereby compressing or expanding the elastic elements 5 and 7 of the sensor.
О величине перемещения судят по выходному сигналу, снимаемому с выводов А и Б, подключенных соответственно ко второму контактному элементу 6, выполненному в виде токопроводящей упругой пластины, и первому контактному элементу 4, выполненному в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением.The magnitude of the movement is judged by the output signal taken from the terminals A and B connected respectively to the second contact element 6, made in the form of a conductive elastic plate, and the first contact element 4, made in the form of a zigzag printed conductor from a material with high resistivity.
Так как удельное сопротивление первого контактного элемента 4 больше сопротивления второго контактного элемента 6, выходной сигнал зависит только от «свободной» длины зигзагообразного печатного проводника 4 (от вывода Б до точки замыкания с первым контактным элементом 4, повышается точность измерения перемещений. При сжатии и разжатии упругих элементов 5 и 7 датчика точка замыкания первого и второго контактных элементов 4 и 6 будет смещаться, тем самым изменяя «свободную» длину зигзагообразного печатного проводника 4.Since the specific resistance of the first contact element 4 is greater than the resistance of the second contact element 6, the output signal depends only on the "free" length of the zigzag printed conductor 4 (from terminal B to the point of closure with the first contact element 4, the accuracy of displacement measurement is increased. When compressing and unloading the elastic elements 5 and 7 of the sensor, the closure point of the first and second contact elements 4 and 6 will shift, thereby changing the "free" length of the zigzag printed conductor 4.
Таким образом, зная, что выходной сигнал с датчика будет изменяться по следующему закону:Thus, knowing that the output signal from the sensor will change according to the following law:
где U - напряжение, подводимое к выводам А и Б;where U is the voltage supplied to conclusions A and B;
ρ - удельное сопротивление материала первого контактного элемента 4;ρ is the resistivity of the material of the first contact element 4;
l - «свободная» длинна первого контактного элемента 4;l is the "free" length of the first contact element 4;
S - поперечное сечение первого контактного элемента 4,S is a cross section of the first contact element 4,
можно определить сопротивление первого контактного элемента 4 для нескольких положений второго контактного элемента 6, тем самым получив зависимость измеренного сопротивления второго контактного элемента 6 от перемещения двух диэлектрических оснований 1 и 2.the resistance of the first contact element 4 can be determined for several positions of the second contact element 6, thereby obtaining the dependence of the measured resistance of the second contact element 6 on the movement of the two dielectric bases 1 and 2.
При использовании датчика одно из диэлектрических оснований может быть жестко зафиксировано на элементе контролируемого объекта, а второе просто подпружинено о другую - противоположную поверхность контролируемого объекта, тем самым компенсируя возможные параллельные смещения исследуемых элементов конструкции.When using the sensor, one of the dielectric bases can be rigidly fixed on the element of the controlled object, and the second is simply spring loaded on the other - the opposite surface of the controlled object, thereby compensating for possible parallel displacements of the studied structural elements.
Кроме того, для более точного измерения перемещений возможны варианты разных форм внешних поверхностей диэлектрических оснований, например в форме полуцилиндра или полусферы, тогда перемещения объектов будут определяться соответственно по линии или в точке.In addition, for a more accurate measurement of displacements, variants of different forms of the external surfaces of dielectric bases are possible, for example, in the form of a half-cylinder or hemisphere, then the displacements of objects will be determined respectively along a line or at a point.
Заявляемый датчик перемещений также позволяет производить измерения перемещений в достаточно широком диапазоне температур.The inventive displacement sensor also allows measurements of displacements in a fairly wide temperature range.
Для предотвращения попаданий пыли и влаги на контактные поверхности датчика вся конструкция датчика может быть герметизирована специальной пленкой, гофрой или плотно прилегающими цилиндрическими поверхностями.To prevent dust and moisture from entering the contact surfaces of the sensor, the entire sensor design can be sealed with a special film, corrugation or tightly fitting cylindrical surfaces.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014129970/28A RU2566401C1 (en) | 2014-07-21 | 2014-07-21 | Motion sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014129970/28A RU2566401C1 (en) | 2014-07-21 | 2014-07-21 | Motion sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2566401C1 true RU2566401C1 (en) | 2015-10-27 |
Family
ID=54362223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014129970/28A RU2566401C1 (en) | 2014-07-21 | 2014-07-21 | Motion sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2566401C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU847011A1 (en) * | 1978-02-10 | 1981-07-15 | Предприятие П/Я Г-4903 | Linear displacement pickup |
| SU1054671A1 (en) * | 1982-07-02 | 1983-11-15 | Предприятие П/Я Р-6045 | Linear displacement transducer |
| SU1185064A1 (en) * | 1984-01-26 | 1985-10-15 | Предприятие П/Я Г-4725 | Linear movement pickup |
| DE3441217A1 (en) * | 1984-11-10 | 1986-05-15 | Wilde Membran Impuls Technik GmbH, 5828 Ennepetal | Position transducer |
| US6677767B2 (en) * | 2001-03-23 | 2004-01-13 | Masahiro Kimura | Displacement sensor |
| RU2244901C1 (en) * | 2003-04-08 | 2005-01-20 | Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии - Минатом РФ | Linear-displacement sensor |
-
2014
- 2014-07-21 RU RU2014129970/28A patent/RU2566401C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU847011A1 (en) * | 1978-02-10 | 1981-07-15 | Предприятие П/Я Г-4903 | Linear displacement pickup |
| SU1054671A1 (en) * | 1982-07-02 | 1983-11-15 | Предприятие П/Я Р-6045 | Linear displacement transducer |
| SU1185064A1 (en) * | 1984-01-26 | 1985-10-15 | Предприятие П/Я Г-4725 | Linear movement pickup |
| DE3441217A1 (en) * | 1984-11-10 | 1986-05-15 | Wilde Membran Impuls Technik GmbH, 5828 Ennepetal | Position transducer |
| US6677767B2 (en) * | 2001-03-23 | 2004-01-13 | Masahiro Kimura | Displacement sensor |
| RU2244901C1 (en) * | 2003-04-08 | 2005-01-20 | Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии - Минатом РФ | Linear-displacement sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102001349B1 (en) | Probe pin and inspection device using it | |
| ES2685658T3 (en) | Spring contact pin arrangement | |
| CN109458922B (en) | A kind of electrostatic self energizing displacement grid sensor | |
| RU2566401C1 (en) | Motion sensor | |
| CN105556432A (en) | Active pen with tip pressure sensor | |
| JP3197515U (en) | Liquid level sensor | |
| KR101525429B1 (en) | Pressure sensor and position pointing device with pressure sensor | |
| RU2018117411A (en) | LIQUID ELECTRICAL CONDUCTIVITY SENSOR | |
| US20140266252A1 (en) | Electrostatic sensor and slide operation apparatus | |
| KR200396510Y1 (en) | resistance device for linear displacement transducer | |
| JPH04110618A (en) | Liquid level sensor | |
| RU2658498C2 (en) | Device for the liquid media specific electrical conductivity measurement | |
| KR101469605B1 (en) | Pressure sensor and position pointing device with pressure sensor | |
| SU1796880A1 (en) | Capacitance differential displacement transducer | |
| SU485304A1 (en) | Capacitive linear displacement sensor | |
| JP2014126457A (en) | Capacitance type detection device | |
| RU140366U1 (en) | LINEAR MOVEMENT SENSOR | |
| RU212562U1 (en) | Linear encoder, potentiometric type | |
| SU1054671A1 (en) | Linear displacement transducer | |
| CN111247400B (en) | Device and method for capacitive measurement of filling level of filling medium | |
| SU828026A1 (en) | Device for investigation of porous material capillary properties | |
| RU2004136112A (en) | METHOD FOR MEASURING CONTACT DIFFERENCE OF POTENTIALS | |
| KR100951952B1 (en) | Motion sensor | |
| JP2005127784A (en) | Noncontact voltage measuring device | |
| SU158076A1 (en) |