Реостатный датчик линейных перемещений

(19) (11 778506 А 1 В 70 1)5 ОПИСАН К АВТОРСКОМУ ЗОБРЕТЕНИЯ ВИ ЕТЕЛЬ, Мт 44исталлографии им. А. и А. Н. СафроновС. Н. и др. Механизмы.е, 1976, с. 627-628.идетельство СССРВ 7/14, 1971.ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ тносится к контрольноике и имеет целью поти контроля малых ьшом диапазоне изме- датчик линейных переен дополнительным Изобретение относится к контро измерительной технике и может быт пользовано в механизмах перемещ различных устройств для повышения ства обратной связи при автоматизаци нологических процессов, в частност автоматизации роста кристаллов на новках с механизмом перемещения тиИзвестен преобразователь лине перемещенийна отснове реохорда с ной, соответствующей ожидаемому пе щению, и скользящего контакта, связа с объектом перемещения ЯНедостатком данного преобразова является низкая точность контроля м перемещений при измерении в большо апазоне, нестабильность контроля и шие габариты,оь ис ения каче итехи для устагля. йных дли- реме- нного ел лых ольГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение оизмерительной технвышения точ нос. перемещений в болрений, Реостатныймещений снабж кольцевым реохордом, закрепленным на диске, который установлен в корпусе датчика с возможностью принудительного вращения, и скользящим по нему контактом, неподвижно закрепленным на корпусе. Дополнительный контакт электрически соединен с контактом, кользящим по основному реохорду, который намотан на катушку, подпружиненную возвратной пружиной. В вариантах исполнения основной реохорд может быть выполнен в виде ленточного печатного проводника, имеющего хотя бы две контактные дорожки. Диск с дополнительным реохордом может быть выполнен в виде печатной платы с одной кольцевой контактной дорожкой и состоять не менеечем из двух секторных участков, 3 з.п. ф-лы, 2 ил. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является 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 катушке (23.Недостатком данного датчика является низкая точность, не лучше + 0,3 мм, контроля малых перемещений вследствие ограниченного участка реохорда, на которомнеобходимо контролировать изменения его электросопротивления, и нестабильность точности контроля на всем диапазоне измерений перемещения объекта, а также требование увеличения габаритов датчика при1778506 10 15 величину диапазона перемещения, соединяется с объектом перемещения, например с ходовой гайкой. Диск 6 посредством квадратного отверстия на оси-гайке 7 соединяют с устройством принудительного вращения, например с ходовым винтом. Электрические выводы 12 и 13 датчика соединяются с блоком регистрации и преобразования, в который входят запоминающее устройство с накопителем и цифровой индикатор. При этом скорость вращения диска 6, т.е, кольцевого реохорда 8, подбирается таким образом, чтобы один его оборот осуществлялся в течение времени, равного времени перемещения объекта на заданную единицу измерения.Выбирают диапазон контролируемогодатчиком перемещения, например, равный 400 мм. Датчик устанавливают, например, 5 на механизме с ходовым винтом, имеющимшаг равный 4 мм. Включение механизма перемещения приводит во вращательное движение ходовой винт. посредством которого перемещается гайка (объекта контроля) и одновременно вращается диск датчика, вследствие чего основной реохорд 3 за счет возвратной пружины 10 втягивается в корпус 1 датчика, скользя по контакту 5, и одновременно вращается кольцевой реохорд 8, скользя по контакту 9. В пределах измеряемой единицы перемещения объекта, в данном случае равной шагу винта, блок регистрации и преобразования фиксируют изменение сопротивления датчика.йд, равное согласно формуле: тельным контактом, скользящим по кольцевому реохорду. закрепленным не подвижно на корпусе и электрически соеди 25 30 40 45 50= Ь +Ь повышении точности, При этом датчик позволяет проводить контроль перемещения только в одном направлении.Целью изобретения является повышение точности контроля малых перемещений в большом диапазоне измерений. Поставленная цель достигается тем, что 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, закрепленный неподвижно на корпусе, дополнительно снабжен диском, установленным в корпусе с возможностью принудительного вращения, разомкнутым кольцевым реохордом, неподвижно закрепленным на диске, и дополниненным с первым контактом, при этомкатушка снабжена возвратной пружиной. Реохорд может быть выполнен в виде ленточного печатного провода(шлейфа) с не менее чем двумя контактными дорожками, диск может быть выполнен в виде печатной платы с кольцевой контактной дорожкой, а кольцевой реохорд состоит не менее чем издвух секторов, На фиг. 1 изображен реостатный датчик линейных перемещений; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.Датчик состоит из корпуса 1, выполненного из диэлектрического материала. цмеющего ось, катушки 2, установленной в корпусе 1 на ось с возможностью вращения, реохорда 3, намотанного на катушку 2 и соединяемого с объектом свободным концом 4. Другим концом реохорд закреплен неподвижно на катушке 2 и соединяется электрически с одним из выводов 13 датчика. Скользящий по реохорду контакт 5 закреплен неподвижно на корпусе 1. С целью повышения точности контроля линейных перемещений датчик снабжен дополнительным реохордом, для чего на ось корп уса 1 посредством ось-гайки 7 устанавливается диск 6, для принудительного вращения которого ось-гайка 7 выведена наружу корпуса 1 и имеет, например, квадратное отверстие, На диске 6 неподвижно закреплен разомкнутый кольцевой реохорд 8, скользящий контакт 9 которого закреплен неподвижно на корпусе 1 и соединен электрически с контактом 5 основного реохорда 3, При этом один конец кольцевого реохорда 3, При этом один конец кольцевого реохорда 8 соединен электрически с выводом 12 датчика. Натяжение основного реохорда 3 осуществляется за счет установки в корпусе катушки 2 возвратной пружины 10, один конец которой неподвижно закрепляется на корпусе катушки, а другой на оси корпуса 1 датчика, таким образом, обеспечивается контроль перемещений объекта в двух направлениях.Реостатный датчик линейных перемещений работает следующим образом,Корпус 1 датчика жестко закрепляется посредством установочных отверстий на основании механизма перемещения, точность которого необходимо контролировать, Свободный конец 4 основного реохорда 3, вытянутого из корпуса 1 на контролируемую где В - приращение сопротивления реохорда, а Ь й - приращение сопротивления кольцевого реохорда, которое затем преобразуется в цифровую величину перемещения и индицируется на экране, Заданная единица перемещения равная 4 мм фикси 177850 бВд = Вр + хВ + Л В руется в момент перехода контакта 9 разомкнутого участка кольцевого реохорда 8, при этом Ь В равна нулю, но сопротивление Вд датчика, контролируемое преобразователем, остается равным измеренному согласно (1) за счет запоминающего устройства. При этом запоминается величина сопротивления В, равная величине полного сопротивления кольцевого реохорда. В процессе дальнейшего перемещения объекта происходит постоянное накопление величины контролируемого сопротивления Вд. Таким образом, при контроле перемещения в диапазоне до 400 мм суммарное сопротивление Вд в конечной точке перемещения будет равно: где Вр - величина сопротивления основного реохорда на длине 400 мм, х - количество оборотов кольцевого реохорда, равное количеству фиксаций запоминающим устройством величины сопротивления В. Отсюда следует, что датчик имеет существенно большую длину контролируемого проводника при измерении малых величин перемещения объекта, что повышает его чувствительность, а следовательно, повышает точность контроля малых перемещений, Возможность накопления памяти преобразователя позволяет сохранить высокую точность контроля малых перемещений в большом диапазоне перемещений. Переключение механизма на реверс приводит к вращению ходового винта в обратную сторону, а следовательно, и движение объекта в другую сторону. При этом основной реохорд 3 вытягивается из корпуса 1 датчика, а диск 6 вращается в обратную сторону. Сопротивление датчика постоянно уменьшается. Возвратная пружина 10 создает также постоянное натяжение основного реохорда 3 при возвратно-поступательном движении объекта, П редл ожен на я конструкция датчика дает возможность осуществлять съем контролируемого сопротивления внутри корпуса.Снабжение датчика диском дает возможность установки дополнительного реохорда для увеличения сопротивления при измерении малого участка основного реохорда. Установка диска в корпусе с возможностью принудительного вращения позволяет осуществлять вращение дополнительного реохорда в зависимости от измеряемого в данный момент отрезка основного реохорда, Разомкнутый кольцевой реохорд, неподвижно закрепленный на 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 диске, при его вращении осуществляет роль добавочного сопротивления при измерении сопротивления малого участка основного реохорда. Разомкнутый кольцевой реохорд позволяет также осуществлять подбор точности измерения малых перемещений, Таким образом, при согласовании оборота вращения кольцевого реохорда с измеряемым в данный момент шагом основного реохорда, равным единице измеряемого перемещения, увеличивается суммарная длина контролируемой контактной дорожки, вследствие чего повышается точность контроля малых перемещений,Наличие дополнительного контакта, скользящего по кольцевому реохорду, позволяет проводить съем контролируемого сопротивления кольцевого реохорда. Закрепление дополнительного контакта неподвижно на корпусе датчика обеспечивает возможность уменьшения сопротивления переходных контактов. Электрическое соединение дополнительного контакта с основным контактом дает возможность уменьшить до минимума электросопротивление в цепи контактов, Таким образом, стабилизируется сопротивление электрической цепи датчика, а следовательно, повышается точность контроля малых перемещений. Наличие подпружинивающей катушку возвратной пружины обеспечивает постоянное натяжение основного реохорда и намотку его на катушку при обратном движении объекта, что стабилизирует перемещение реохорда по скользящему контакту. Все это позволяет создать электрическую цепь датчика внутри корпуса и поддерживать высокий уровень точности контроля малых перемещений в большом диапазоне измерений,Выполнение реохорда в виде ленточного печатного провода (шлейфа) с не менее чем двумя контактными дорожками увеличивэетчувствительность датчика, позволяет использовать диэлектрическое основание шлейфа для электроизоляции при намотке реохорда на катушлку и создании выходных контактов, а также пари вытяжке реохорда из корпуса, что стабилизирует измеряемое сопротивление реохорда.Выполнение диска с кольцевым реохордом в виде печатной платы с кольцевой контактной дорожкой обеспечивает стабильность сопротивление малых частей реохорда при их измеренииВыполнение кольцевого реохорда не менее чем из двух секторов позволяет проводить подбор точности измерения малых перемещений за счет повышения точности согласования с измеряемым шагом основ 1778506ного реохорда при определенной единице перемещения объекта,Применение данного реостатного датчика линейных перемещений при контроле малых перемещений объекта, в частности перемещения тягля при помощи механизма с ходовым винтом и гайкой со скоростью 1-5 мм/ч, что требует большой точности отсчета, позволило контролировать перемещение объекта, как показали испытания, с точностью не хуже 0,01 мм, поддерживать стабильность точности отсчета в большом диапазоне измерений перемещения. объекта.Реостатный датчик может найти широкое применение при развитии автоматизации технологических процессов для повышения точности обратной связи. В кристаллографии, например, большое развитие получает рост кристаллов в автоматическом режиме. Высокая точность контроля линейных перемещений и положения тигля требуется п ри выращивании кристаллов многокомпонентных химических соединений, для которых необходима стабильность условий роста при малых скоростях перемещения тигля. Этот датчик может использоваться в производственных технологических линиях, в станках с ЧПУ и других процессах, имеющих объектов перемещения. Существенно, что датчик позволяет контролировать возвратно-поступательное движение объекта и сохраняет точность отсчета в большом диапазоне перемещения, а также дает возможность подбирать точность контроля,Ф о р мул а изобретен ия1. Реостатный датчик линейных переме 5 щений, содержащий корпус, установленнуюв нем с воэможностью вращения катушку,размещенный на катушке реохорд, один конец которого предназначен для связи с объектом контроля, и закрепленный10 неподвижно на корпусе скользящий контакт,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности контроля малых перемещений в широком диапазоне измерений,он снабжен установленным в корпусе с воз 15 можностью принудительного вращения диском, закрепленным на дискедополнительном реохордом, который выполнен в виде разомкнутого кольца, закрепленным на корпусе вторым скользящим20 контактом, который электрически соединенс первым скользящим контактом, и установленной в корпусе для подпружинивания катушки возвратной пружиной.2. Датчик по и. 1, отл и ч а ю щи й с я25 тем, что основной реохорд выполнен в виделенточного печатного проводника, имеющего хотя бы две контактные дорожки.3, Датчик пои. 1, отл и ч а ю щ и йс ятем, что диск с дополнительным реохордом30 выполнен в виде печатной платы с кольцевой контактной дорожкой.4. Датчик по п,1, отл ич а ю щи й с ятем, что дополнительный реохорд выполненне менее чем из двух секторных участков.1778506ФыСоставитель А.Трофимоведактор В.Яков Техред М,Моргентал Корректор Т.Палий Заказ 4181 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101