Датчик линейных перемещений потенциометрического типа

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для измерения линейных перемещений объектов, в том числе отдельных участков деформируемых тел.
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).
Недостатками данного датчика являются низкая точность и надежность датчика.
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).
Недостатками данного датчика являются: сложная конструкция, низкая надежность датчика, косвенное измерение перемещения.
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).
Недостатками данного датчика являются: сложная конструкция, низкая точность измерения, связанная со смещением контактов относительно друг друга.
Предполагаемая полезная модель направлена на упрощение конструкции, мгновенное получение результата измерения, точность измеряемой величины не менее 0,05 мм.
Техническим результатом является повышение точности измерения, исключение косвенного измерения, обеспечение возможности автоматизации измерения.
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.
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.
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.
Датчик имеет простую конструкцию, обеспечивает прямое измерение перемещения, возможность автоматизации процесса измерения.