专利名称：臂式光电角位移传感器的制作方法
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。
背景技术：
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l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。
目前巳有的机械式、码盘式或光栅式角位移传感器，由于精度较低或量程较�。贾率� 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
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�。蛘呗懔砍檀笠� 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。 与巳有技术相比，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o.or精度的同时，能达到36(T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。
图l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。
图中标号l滚轮、2传动臂杆、3传动主轴、5棘轮、6齿轮减速机构、7调制叶轮、8 光电断续器、9弹簧锁杆、12机壳、13端板、14底座。
以下通过具体实施方式
，结合附图对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
参见图2，设置传动臂杆2，传动臂杆2的一端置有滚轮1、另一端固联于传动主轴3， 并可带动传动主轴3进行转动，为了使得传动臂杆2具有与转动方向相反的传感接触回弹力， 可以在主轴3上设置回弹盘簧。
参见图1，传动主轴3是设置在圆柱形机壳12内的中心轴。
参见图3、图4，传动主轴3以其位于圆柱形机壳12 —侧的柱端面上的轴伸端与传动臂 杆2固联，圆柱形机壳12的另一侧柱端面以端板13封闭为后盖，圆柱形机壳12以其外圆 周面固定于底座14，并与底座14呈"P"形设置，底座14上有固定栓孔；
参见图l，在圆柱形机壳12内，传动主轴3活动支承在机壳侧壁上，设置齿轮减速机 构，齿轮减速机构是以传动主轴3为转动输入，以调制叶轮7为转动输出；
参见图l、图5和图6，设置由调制叶轮7和以发射极与接收极分置于调制叶轮7两侧 的光电断续器8构成转动信号检测机构，转动的调制叶轮7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。
具体实施中，相应的结构形式也包括
为了分辨转动方向，由发射极和接收极构成的光电断续器8为两只，两只光电断续器8 对应于调制叶轮7的不同的圆周角位置上。
为了防止反转，在齿轮减速机构中，设置防反转棘轮5。
齿轮减速机构6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3固联， 棘轮5为齿轮组中最大的从动齿轮，用于驱动调制叶轮7的为最小从动齿轮。
在传动臂杆2所在一侧的圆柱形机壳12的柱端面上，设置凸出于所在柱端面的弹簧锁 杆9，采用弹簧碰珠的结构形式，并设置与弹簧锁杆9联动、输出开关信号的微动开关。传 感器安装位置变化会引起滚轮接触高度不同而产生测量偏差，弹簧锁杆9上设置联动的微动 开关，以微动开关的开关信号为数字信号处理电路提供修正基准；弹簧锁杆9同时也用于非
在用状态下将转杆臂杆2卡止在弹簧锁杆9所在位置处，便于存放；手动适当提起传动臂杆 即可解除这一卡止状态，转而投入使用。
使用状态下，底座14通过固定螺栓和底座14上的固定栓孔固定于相对不位移的物体上， 依靠回弹盘簧的弹力将设置在传动臂杆2的另一端的滚轮1抵靠在被测的构件上，滚轮1设 置可以减小传动阻力，真实传递角位移量；被测的工程结构产生的角位移经传动臂杆2带动 传动主轴3，使传动主轴3发生转动；齿轮减速机构的设置使得当传动主轴转过一周，调制 叶轮转动达万次数，由此可以大大提高测量精度。
两个光电断续器8的发射极和接收极分别置于调制叶轮7轮面的两侧，随着调制叶轮7 的转动，当调整叶轮7的轮齿阻挡了发射极朝向接收极的光线时，接收极处于截止状态；而 当调制叶轮的轮间不能对发射极的发射光线形成阻挡时，接收极由于接收光信号处于导通状 态，以接收极的截止和导通形成数字式检测信号的输出。
当被测的工程结构产生不同方向的角位移时，调制叶轮按相应方向的切换顺序依次切换 两个光电断续器的光线，经数字处理电路完成转动方向的识别。
本实用新型配套设置检测信号数字处理装置，用于实现转动方向识别、控制、齿轮间隙 误差修正、滚轮接触点高度偏差修正、可逆计数和数码显示等，电路采用CMOS集成元件， 设置计算机接口电路。
权利要求1、一种臂式光电角位移传感器，其特征是设置传动臂杆(2)，所述传动臂杆(2)的一端悬出，另一端固联于传动主轴(3)，并可带动传动主轴(3)转动，所述传动主轴(3)是设置在圆柱形机壳(12)内的中心轴，传动主轴(3)以其位于圆柱形机壳(12)一侧的柱端面上的轴伸端与所述传动臂杆(2)固联，圆柱形机壳(12)以其外圆周面固定于底座(14)，并与所述底座(14)呈“P”形设置，以所述底座(14)固联于被测角一侧面，以所述传动臂杆(2)的悬出端抵靠于被测角的另一侧面；在所述圆柱形机壳(12)内，传动主轴(3)支承在机壳侧壁上，设置齿轮减速机构(6)，所述齿轮减速机构(6)是以传动主轴(3)为转动输入，以调制叶轮(7)为转动输出；设置由所述调制叶轮(7)和以发射极与接收极分置于调制叶轮(7)两侧的光电断续器(8)构成转动信号检测机构，转动的调制叶轮(7)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。
2、 根据权利要求l所述的臂式光电角位移传感器，其特征是所述由发射极和接收极构 成的光电断续器(8)为两只，两只光电断续器(8)对应于所述调制叶轮(7)的不同的圆 周角位置上。
3、 根据权利要求l所述的臂式光电角位移传感器，其特征是在所述齿轮减速机构(6) 中，设置防反转棘轮(5)。
4、 根据权利要求1所述的臂式光电角位移传感器，其特征是在所述齿轮减速机构(6) 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(3)固联，所述棘轮(5) 为齿轮组中最大的从动齿轮，用于驱动调制叶轮(7)的为最小从动齿轮。
5、 根据权利要求1所述的臂式光电角位移传感器，其特征是在所述传动臂杆(2)所在 一侧的圆柱形机壳(12)的柱端面上，设置凸出于所在柱端面的弹簧锁杆(9)，并设置与 所述弹簧锁杆(9)联动、输出开关信号的微动开关。
6、 根据权利要求l所述的臂式光电角位移传感器，其特征是在所述传动臂杆(2)悬出 的一端置有滚轮(1)，所述传动臂杆(2)与其所抵靠的被测角的侧面是通过滚轮(1)滚 动接触。
专利摘要一种臂式光电角位移传感器，其特征是传动臂杆一端悬出、另一端固联传动主轴，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，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；在机壳内设置齿轮减速机构，以传动主轴为转动输入，以调制叶轮为转动输出；由调制叶轮和以发射极与接收极分别置于调制叶轮两侧的光电断续器构成转动信号检测机构，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。本实用新型尤其适用于测量工程结构等的角位移，同时满足精度的大量程的要求，分辨率高、工作可靠，能够满足工程应用的要求。
文档编号G01D5/36GK201206985SQ20082003813
公开日2009年3月11日 申请日期2008年6月11日 优先权日2008年6月11日
发明者汪哲荪, 王德才, 龙 陈 申请人:合肥工业大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
