[实用新型]臂式光电角位移传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及角位置传感器，更具体地说尤其是应用在工程结构中用于测量工程结构转动角度的传感器。

技术背景

工程结构会产生角位移，如民用住宅的楼板与墙面之间、写字楼框架的梁与柱之间、工业厂房的行车梁与柱之间、桥梁拱桁架的合拢以及设备的平移安装等都会发生角位移，它们的角位移量有的不足1度，有的接近360度。

测量工程结构角位移是为了解掌握工程结构受力及刚度等来进行科学研究，为工程的设计、改建、加固等提供依据，也为工程结构施工和设备安装的控制提供技术参数。尤其是象桥梁拱桁架合拢等工程施工的同步自动控制时，不但要求测量角位移的传感器有较高的精度，而且要有较大的量程，一般精度要求在5％度，量程大于180度。同时，还要求传感器有较高的灵敏度并能与计算机联接。

目前已有的机械式、码盘式或光栅式角位移传感器，由于精度较低或量程较小，导致使用上受到局限或存在有不便，不能同时满足具有精度高且量程大的要求的工程结构角位移的测量。

机械式角位移传感器是靠齿轮组变速放大来提高测量精度的，为了能人工读数的方式得出测量数据，需要庞大复杂的精密齿轮组和很高要求的材料及加工工艺。否则，其系统误差就难以保证测量精度，所以该种传感器当要求高精度时量程做的较小，或者满足量程大要求时精度降低。另外，该种传感器不能直接与计算机联接，较难应用于工程的自动控制

码盘式角位移传感器的工作原理是在圆盘上刻有二进制或十进制的编码，用光电扫描的方式来读数。由于码条的宽度不能做得很细，影响了测量的精度，因此量程大而精度低。

光栅式角位移传感器的工作原理是在圆盘上的光栅为代码，也采用光电扫描的方式来读数。由于光栅条的宽度不能做得很细，影响了测量的精度，同样是量程大而精度低。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种适用于同时有精度高且量程大要求的工程结构角位移的测量的臂式光电角位移传感器。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型臂式光电角位移传感器的结构特点是：

设置传动臂杆，所述传动臂杆的一端悬出，另一端固联于传动主轴，并可带动传动主轴转动，传动主轴是设置在圆柱形机壳内的中心轴，传动主轴以其位于圆柱形机壳一侧的柱端面上的轴伸端与传动臂杆固联，圆柱形机壳以其外圆周面固定于底座，并与底座呈“P”形设置，以底座固联于被测角一侧面，以传动臂杆的悬出端抵靠于被测角的另一侧面；

在圆柱形机壳内，传动主轴支承在机壳侧壁上，设置齿轮减速机构，齿轮减速机构是以传动主轴为转动输入，以调制叶轮为转动输出；

设置由调制叶轮和以发射极与接收极分置于调制叶轮两侧的光电断续器构成转动信号检测机构，转动的调制叶轮以其轮齿在发射极与接收极之间形成光阻隔，以相邻轮齿的齿间在发射极与接收极之间形成透光。

本实用新型臂式光电角位移传感器的结构特点也在于：

由发射极和接收极构成的光电断续器为两只，两只光电断续器对应于调制叶轮的不同的圆周角位置上。

在齿轮减速机构中，设置防反转棘轮。

在齿轮减速机构为一组由大到小依序啮合的传动齿轮，设置主动齿轮与传动主轴固联，所述棘轮为齿轮组中最大的从动齿轮，用于驱动调制叶轮的为最小从动齿轮。

在传动臂杆所在一侧的圆柱形机壳的柱端面上，设置凸出于所在柱端面的弹簧锁杆，并设置与弹簧锁杆联动、输出开关信号的微动开关。

在传动臂杆悬出的一端置有滚轮，传动臂杆与其所抵靠的被测角的侧面是通过滚轮滚动接触。

本实用新型利用传动臂杆传递角位移、以齿轮组变速进行信号放大，并以调制叶轮切换光电断续器光线的传感方式进行信号传输，最终可以由信号处理装置获得角位移量。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

1、本实用新型特定的结构形式尤其适用于测量工程结构等的角位移，在满足0.01°精度的同时，能达到360°转角的量程，线性度好、环境要求低、体积小、重量轻；

2、本实用新型直接将机械信号转换成数字电信号，分辨率高、工作可靠，便于后续的信号处理电路的设置，能够满足工程应用的要求。

附图说明

图1 本实用新型内部结构示意图。

图2 本实用新型外部结构示意图。

图3 本实用新型外部侧视结构示意图。

图4 本实用新型外部俯视结构示意图。

图5 本实用新型调制叶轮主视结构示意图。

图6 本实用新型调制叶轮侧视结构示意图。