絕對編碼拉繩位移傳感器

本實(shí)用新型是一種應(yīng)用比較廣泛的直線位移測量元件，尤其適用于0～30米較大位移的測量。

　　附圖1是一種傳統(tǒng)的剛性直線位移傳感器，它主要由格雷碼編碼尺(1)和控制電刷(2)組成，圖中暗區(qū)(3)為導(dǎo)電區(qū)，當(dāng)控制電刷(2)隨被測物移至不同位置時均可獲得一個固定的編碼信號，通過電路轉(zhuǎn)換即可知被測物的位移量。這種位移傳感器的不足之處是控制電刷易磨損，傳感器的測量范圍較小(一般為0～1000毫米)，應(yīng)用場合受到限制，它主要用于機(jī)床刀架和工作臺移動距離的測量。

　　本實(shí)用新型的目的就在于針對上述不足之處，提出一種結(jié)構(gòu)新穎、測量范圍較大、不產(chǎn)生磨損的信號檢測頭和性能穩(wěn)定的位移傳感器。

　　為達(dá)到上述目的，一種“新型絕對編碼拉繩位移傳感器”它是由一條帶有格雷碼信息的撓性編碼帶和直射式信號檢測頭構(gòu)成。

　　附圖2是本實(shí)用新型的一個實(shí)施例。它主要由撓性編碼帶(4)和直射式信號檢測頭(5)構(gòu)成，圖中(8)表示透光孔、(9)則表示非透光孔，撓性編碼帶(4)上的格雷碼信息是由“透光與非透光孔”組成的若干條數(shù)碼道(10)、(11)、(12)和(13)構(gòu)成，它是用透光與非透光兩種狀態(tài)來表示格雷碼中的“1”和“0”兩種狀態(tài);直射式信號檢測頭(5)是由置于撓性編碼帶(4)透光孔兩側(cè)的發(fā)光元件(6)和受光元件(7)構(gòu)成，當(dāng)撓性編碼帶(4)隨被測物或機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)移動時，其上的格雷碼信息通過直射式信號檢測頭(5)的檢出方式，經(jīng)放大器(14)傳輸至二次儀表(15)自動顯示出位移量。

　　按著格雷碼的編碼規(guī)律在撓性編碼帶上制作由“透光與非透光孔”組成的數(shù)碼道，數(shù)碼道的數(shù)量n依椐編碼容量M來確定。例如以制作16384毫米量程的位移傳感器為例，在撓性編碼帶上需要制作14條數(shù)碼道、共計8192個透光孔，如在編碼帶上按最小分辨率一毫米和1：1的比例制作數(shù)碼道時，其最小透光孔的長度等于2毫米，最大透光孔的長度等于8192毫米，在一條小于一毫米厚的撓性金屬帶上加工幾千個長短不等的透光孔勢必對撓性編碼帶的剛度產(chǎn)生不良的后果，因此必須在遵守格雷碼編碼規(guī)律的原則下提出解決的措施;附圖3就是一種消除因透光孔長度較大時所產(chǎn)生不良后果的技術(shù)方案，在撓性編碼帶(16)上面，當(dāng)數(shù)碼道(19)上的L1長的透光孔因其長度較大會影響到撓性編碼帶(16)的剛度時，可通過若干個加強(qiáng)筋(23)將其L1長的透光孔分割成若干個小單元的透光孔(22)，即L1=l+δ，δ為補(bǔ)償尺寸、l為若干個加強(qiáng)筋寬度C與若干個小單元孔長度K1～K4…的總和，也就是說L1長的透光孔(又稱帶加筋的透光孔)是由若干個小單元透光孔構(gòu)成;數(shù)碼道17、18上的透光孔不帶加強(qiáng)筋，透光孔的加工長度與格雷碼編碼規(guī)律所要求的數(shù)值L2、L3相等，圖中a尺寸表示透光孔寬度，但這種技術(shù)方案它所帶來的技術(shù)問題是：如何保證在l+δ尺寸范圍內(nèi)能連續(xù)不斷的傳遞光信號?附圖4是一種保證在l+δ尺寸范圍內(nèi)能連續(xù)不斷傳遞光信號的技術(shù)方案之一，這一技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)是解決在加強(qiáng)筋(25)和補(bǔ)償尺寸δ位置處傳遞光信號的問題，解決的方法是采用在直射式信號檢測頭(26)中同時有兩個發(fā)光元件(27)、(28)和兩個受光元件(29)、(30)與用加強(qiáng)筋(25)分割成的小單元透光孔(24)相對應(yīng)，即H1>C;附圖5是一種保證在l+δ尺寸范圍內(nèi)連續(xù)不斷傳遞光信號的技術(shù)方案之二，解決的方法是采用在直射式信號檢測頭(34)中只有一個發(fā)光元件(35)和一個受光元件(36)與用加強(qiáng)筋(32)分割成的小單元透光孔(33)相對應(yīng)，即H2>C。

　　補(bǔ)償尺寸δ依據(jù)撓性編碼帶的最小分辨率和尺寸H1或H2由計算確定。

　　撓性編碼帶它包括用金屬和復(fù)合材料制成的兩種類型。復(fù)合材料是以撓性金屬帶為基體，在金屬帶的一面或兩面粘貼(或壓注)一層透明塑料膜。

　　撓性編碼帶數(shù)碼道中的透光孔加工方法它包括采用機(jī)械沖孔、電解和化學(xué)銑削三種方法。

　　直射式信號檢測頭它包括兩種結(jié)構(gòu)類型：附圖6是一種直射式光纖信號檢測頭，光源s的發(fā)射光，經(jīng)發(fā)射光纖(43)傳輸至光纖發(fā)射端頭(41)，經(jīng)過透光孔(40)被光纖接收端頭(42)接收，經(jīng)發(fā)送光纖(44)傳輸至光電接收器G。

　　附圖7是一種直射式光電信號檢測頭，它是直接將發(fā)光二極管(48)和光電接收管(49)置于撓性編碼帶(45)的透光孔的兩側(cè)。

　　本實(shí)用新型附圖編號及名稱：附圖1是一種傳統(tǒng)的剛性直線位移傳感器。

　　(1)-格雷碼編碼尺，(2)-控制電刷，(3)-導(dǎo)電區(qū)。

　　附圖2是本實(shí)用新型的一個實(shí)施例。

　　(4)-撓性編碼帶，(5)-直射式信號檢測頭，(6)-發(fā)光元件，(7)-受光元件，(8)-透光孔，(9)-非透光孔，(10)、(11)、(12)、(13)-數(shù)碼道，(14)-放大器，(15)-二次儀表。

　　附圖3是一種消除因透光孔長度較大時所產(chǎn)生不良后果的技術(shù)方案。

　　(16)-撓性編碼帶，(17)、(18)、(19)-數(shù)碼道，(20)-透光孔，(21)-非透光孔，(22)-小單元透光孔，(23)-加強(qiáng)筋。

　　附圖4是一種保證在l+δ尺寸范圍內(nèi)連續(xù)不斷傳遞光信號的技術(shù)方案之一。

　　(24)-小單元透光孔，(25)-加強(qiáng)筋，(26)-直射式信號檢測頭，(27)、(28)-發(fā)光元件，(29)、(30)-受光元件，(31)-受光元件。

　　附圖5是一種保證在l+δ尺寸范圍內(nèi)連續(xù)不斷傳遞光信號的技術(shù)方案之二。

　　(32)-加強(qiáng)筋，(33)-小單元透光孔，(34)-直射式信號檢測頭，(35)-發(fā)光元件，(36)-受光元件，(37)-受光元件。

　　附圖6是一種直射式光纖信號檢測頭。

　　(38)-撓性編碼帶，(39)-非透光孔，(40)-透光孔，(41)-光纖發(fā)射端頭，(42)-光纖接收端頭，(43)-發(fā)射光纖，(44)-發(fā)送光纖，S-光源，G-光電接收器。

　　附圖7是一種直射式光電信號檢測頭。

　　(45)-撓性編碼帶，(46)-非透光孔，(47)-透光孔，(48)-發(fā)光二極管，(49)-光電接收管。

　　附圖2、4、5中 ()/() 符號表示撓性編碼帶的運(yùn)動方向。

　　本實(shí)用新型絕對編碼拉繩位移傳感器具有下列特點(diǎn)：

　　(1)、撓性編碼帶在使用過程中可以彎曲，通過導(dǎo)向輪能改變運(yùn)動方向或在盤輪上纏繞，因此它的應(yīng)用場合較廣，例如撓性編碼帶與浮標(biāo)聯(lián)在一起時可用于測量水庫中的水位。

　　(2)、撓性編碼帶的檢測長度可做到與量程同等，可不通過齒輪變速機(jī)構(gòu)直接隨被測物移動，因此它的傳動誤差小。

　　(3)、采用直射式信號檢測頭具有檢出信號強(qiáng)只要在光電元件工作參數(shù)范圍內(nèi)，它不會因外界因素的干擾(例如溫度的變化)而影響儀表性能的穩(wěn)定性。

　　(4)、直射式信號檢測頭為非接觸式，它比接觸式電刷檢測頭使用壽命長。