本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械直線位移傳感裝置，尤其是通過(guò)恒速旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)使軟鐵產(chǎn)生周期性勻速直線位移的運(yùn)動(dòng)觸發(fā)工作在雙穩(wěn)態(tài)的D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，并以D觸發(fā)器輸出翻轉(zhuǎn)脈沖電壓的脈寬T的大小來(lái)反映位移量的傳感器。

背景技術(shù)：

目前市場(chǎng)上所使用性?xún)r(jià)比最高的直線位移傳感器電阻尺存在諸多缺陷，電阻尺本質(zhì)上是一個(gè)滑動(dòng)變阻器，在電阻尺的電阻導(dǎo)軌兩端加上恒定的電壓，滑塊上的電刷在電阻導(dǎo)軌上滑動(dòng)，并以滑塊電刷在電阻導(dǎo)軌中的位置的變化來(lái)改變分壓比的大小，從而實(shí)現(xiàn)來(lái)自滑塊輸出電壓大小的變化與滑塊電刷在電阻導(dǎo)軌中的位置變化大小的線性變化的關(guān)系，最終達(dá)到直線位移測(cè)量的目的。首先電子尺的電刷必須與電阻導(dǎo)軌表面緊密相貼，并且相貼的緊密程度影響接觸電阻大小從而導(dǎo)致輸出顯示數(shù)字跳動(dòng)，這就存在安裝中性度的問(wèn)題，如果安裝中性度不符合要求，這就使得滑塊在電阻導(dǎo)軌上滑動(dòng)過(guò)程中電刷與電阻導(dǎo)軌表面緊密程度發(fā)生改變，其接觸電阻也隨之改變，嚴(yán)重影響輸出線性度。并且電刷與電阻體表面存在嚴(yán)重摩擦磨損，不但限制直線位移測(cè)量速度，而且由于長(zhǎng)時(shí)間的磨損嚴(yán)重影響其使用壽命。電阻尺在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，由于老化和密封問(wèn)題導(dǎo)致內(nèi)部電刷與電阻導(dǎo)軌表面進(jìn)入大量的灰塵及其其他雜質(zhì)也會(huì)影響其接觸電阻導(dǎo)致測(cè)量精確度的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述電阻尺的不足，本實(shí)用新型提供了全新的直線位移傳感裝置，不但解決了普通電阻尺安裝中性度導(dǎo)致其電刷與電阻導(dǎo)軌接觸電阻影響輸出線性度的問(wèn)題，更重要的是解決了普通電阻尺的電刷與電阻導(dǎo)軌表面存在嚴(yán)重接觸磨損，不但嚴(yán)重影響其使用壽命和限制直線位移測(cè)量速度的問(wèn)題。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：采用兩個(gè)直徑相同的小輪M1和M2，且兩小輪處于在同一平面內(nèi)，M1和M2表面上套有同一條履帶，M1和M2的距離保持在L使得履帶上下呈現(xiàn)兩條直線并保持相互平行，履帶上放有一個(gè)軟鐵塊（凸起），作用是觸發(fā)磁電式傳感器，M1由一個(gè)恒速轉(zhuǎn)動(dòng)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)按照逆時(shí)針以恒速V轉(zhuǎn)動(dòng)，小輪M2通過(guò)履帶在M1的帶動(dòng)下按照相同速度逆時(shí)針以恒速V轉(zhuǎn)動(dòng)，履帶上的軟鐵塊保持恒定的速度V沿著履帶表面做周期性循環(huán)移動(dòng)，并在上履帶上呈現(xiàn)出以恒定速度V在L距離內(nèi)做周期性勻速直線運(yùn)動(dòng)，其移動(dòng)的速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于直線位移傳感器滑塊的移動(dòng)速度以便于直線位移傳感器有足夠的響應(yīng)時(shí)間。在上履帶的上面有一個(gè)滑桿并與上履帶保持平行，并且與上履帶之間的最大距離保持在軟鐵塊能觸發(fā)磁電式傳感器所能響應(yīng)的最大距離內(nèi)。在滑桿的B端固定有一個(gè)不可移動(dòng)磁電式傳感器，在其A端有另一個(gè)可以在滑桿上左右自由移動(dòng)的磁電式傳感器，作用是充當(dāng)直線位移傳感器的滑塊。此滑塊（磁電式傳感器）在滑桿上左右移動(dòng)的軌跡與上履帶上的軟鐵塊周期性勻速直線移動(dòng)軌跡保持互相平行。兩組磁電式傳感器的輸出端分別與與之對(duì)應(yīng)的放大/整形電路輸入端相連，軟鐵塊在移動(dòng)過(guò)程中觸發(fā)每組磁電式傳感器所感應(yīng)出的電壓由與之對(duì)應(yīng)放大/整形電路的放大整形的作用后變成有一定輸出幅度并且呈現(xiàn)規(guī)則的脈沖電壓后送到或門(mén)電路兩組輸入端，或門(mén)的輸出端與D觸發(fā)器的觸發(fā)端CLK相連，D觸發(fā)器工作在雙穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，并且其Q端輸出脈沖電壓u0的脈寬寬度T大小為輸出位移量參數(shù)?；蜷T(mén)電路的作用在于軟鐵塊在經(jīng)過(guò)每組磁電式傳感器時(shí)形成觸發(fā)電壓時(shí)其輸出端UC都由低電0平轉(zhuǎn)為高電平1并觸發(fā)D觸器發(fā)生翻轉(zhuǎn)。假設(shè)初始狀態(tài)時(shí)D觸發(fā)器Q端呈現(xiàn)出低電平0，當(dāng)小輪M1在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下并通過(guò)履帶帶動(dòng)小輪M2同時(shí)按照逆時(shí)針以相同的恒定速度V轉(zhuǎn)動(dòng)，履帶上的軟鐵塊也以同一種恒定速度V沿整個(gè)履帶表面周期性運(yùn)動(dòng)時(shí)到達(dá)B端固定不可移動(dòng)的磁電式傳感器下方時(shí)并感應(yīng)出感應(yīng)電壓，此脈沖電壓經(jīng)過(guò)放大整形電路處理后變成具有一定幅度的規(guī)則觸發(fā)電壓u1送到或門(mén)電路輸入端UA，或門(mén)電路輸出端UC由低電0平轉(zhuǎn)為高電平1并觸發(fā)D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，其輸出Q端由低電平0轉(zhuǎn)為高電平1并保持不變。隨著軟鐵塊繼續(xù)向左恒速移動(dòng)，直至移動(dòng)到滑塊（另一個(gè)可以在滑桿上左右移動(dòng)的磁電式傳感器）下方時(shí)將感應(yīng)出電壓并由另一組放大/整形電路進(jìn)行放大整形后形成另一個(gè)具有一定幅度規(guī)則的觸發(fā)電壓u2并送到或門(mén)電路的輸入端UB，或門(mén)電路輸出端UC再次由低電平0轉(zhuǎn)為高電平1，此時(shí)D觸發(fā)器再次發(fā)生翻轉(zhuǎn)，其Q端由高電平1轉(zhuǎn)為低電平0并保持不變。當(dāng)直線位移傳感器的滑塊在滑桿上左右自由移動(dòng)時(shí)，D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)所形成的脈沖電壓的脈寬T與兩組磁電式傳感器之間的相對(duì)距離呈現(xiàn)正比變化，最終將位移量轉(zhuǎn)為脈沖電壓脈寬參數(shù)T的變化，達(dá)到無(wú)接觸直線位移測(cè)量的目的。

本實(shí)用新型的有益效果是：滑塊（一組可在滑桿上左右移動(dòng)的磁電式傳感器）與在履帶表面做周期性勻速直線運(yùn)動(dòng)的軟鐵塊之間無(wú)任何接觸，所以不存在普通電阻尺電刷與電阻導(dǎo)軌表面之間接觸磨損限制測(cè)量速度和影響其使用壽命的問(wèn)題，大大提升了直線位移傳感器的使用壽命和直線位移測(cè)量速度，由于軟鐵塊在整個(gè)周期性勻速直線移動(dòng)過(guò)程中保持恒定速度，且其移動(dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于滑塊磁電式傳感器在滑桿上左右移動(dòng)速度，就保證了整個(gè)直線位移測(cè)量過(guò)程中具有良好的重復(fù)性和足夠快的響應(yīng)時(shí)間。兩個(gè)磁電式傳感器所輸出的脈沖電壓觸發(fā)工作在雙穩(wěn)態(tài)的D觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)并以D發(fā)器翻轉(zhuǎn)所形成脈沖電壓的脈寬T的寬度來(lái)反映位移量的變化，和普通電阻尺以輸出電壓大小變化來(lái)反映位移量相比解決了其安裝中性度影響其電刷與電阻導(dǎo)軌之間的接觸電阻變化對(duì)輸出電壓的影響，導(dǎo)致直線位移測(cè)量的精確度的問(wèn)題。即使由于長(zhǎng)時(shí)間使用使得履帶表面進(jìn)入大量灰塵和其他雜質(zhì)，只要不影響軟鐵塊對(duì)兩組磁電式傳感器的觸發(fā)，最終仍然不能影響其測(cè)量結(jié)果的精確度。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的原理圖

圖2是本實(shí)用新型中兩個(gè)磁電式傳感器結(jié)構(gòu)圖

圖3是本實(shí)用新型工作原理示意圖

圖中1.為馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)的小輪M1，2.與M1直經(jīng)相同并與M1處在同一平面內(nèi)的小輪M2，3.下履帶，4.上履帶，5.軟鐵塊，6.滑塊，7.固定磁電式傳感器，8. 滑桿，9.彈簧線，10.與固定磁電式傳感器對(duì)應(yīng)的第二放大/整形電路，11，與滑塊對(duì)應(yīng)的第一放大/整形電路，12觸發(fā)電壓u2，13. 觸發(fā)電壓u1，14.或門(mén)電路，15. 觸發(fā)電壓u3，16.D觸發(fā)器，17.輸出脈沖電壓u0，18.軟鐵塊，19.永磁鐵，20.線圈，21.線圈引線，22.線圈引線。

具體實(shí)施方式

在圖1中，小輪M1（1）與小輪M2（2）直徑相同，并處于在同一平面內(nèi)，M1M2距離保持固定為L(zhǎng)，使得下履帶（3）和上履帶（4）變成直線且互相平行。M1（1）在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下以恒速V逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，M2 (2)在通過(guò)整條履帶作用下由M1 (1)帶動(dòng)以恒速V逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。軟鐵塊（5）在整條履帶表面以恒速V做周期性循環(huán)移動(dòng)，在上下履帶以恒定速度V在L距離內(nèi)做周期性勻速直線運(yùn)動(dòng)?；瑮U（8）與下履帶（3）上履帶（4）互相平行，固定磁電式傳感器（7）在滑桿（8）B端位置固定不變，滑塊（6）在滑桿（8）上左右自由移動(dòng)，滑桿（8）與上履帶（4）距離固定在使軟鐵塊（5）引起滑塊（6）和固定磁電式傳感器（7）的響應(yīng)距離內(nèi)為準(zhǔn)?；瑝K（6）移動(dòng)軌跡沿軟鐵塊（5）整個(gè)周期性循環(huán)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡的直線部分移動(dòng)，固定磁電式傳感器（7）與滑塊（6）沿著軟鐵塊（5）整個(gè)周期性循環(huán)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡直線部分呈現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)?；瑝K（6）輸出端經(jīng)彈簧線（9）與第一放大/整形電路（11）輸入端相連，第一放大/整形電路（11）輸出端與或門(mén)電路（14）輸入端UB相連，固定磁電式傳感器（7）輸出端與第二放大/整形電路（10）輸入端相連，第二放大/整形電路（10）輸出端與或門(mén)電路（14）輸入端UA相連，或門(mén)電路（14）輸出端UC與D觸發(fā)器（16）觸發(fā)端CLK相連，D觸發(fā)器（16）Q端為最終輸出端Out。

在圖2中，線圈（20）纏繞在永磁體（19）上，穿過(guò)線圈（20）的磁通量不會(huì)變化，當(dāng)軟鐵（18）靠近永磁鐵（19）的缺口時(shí)，由于軟鐵（18）的磁導(dǎo)率比空氣大，會(huì)使得永磁鐵與缺口空氣所以形成的閉合磁路的磁阻比軟鐵（18）與永磁鐵所形成的閉合磁路的磁阻大，最終引起穿過(guò)線圈（20）的磁通量的變化而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓并通過(guò)線圈引線21和22引出進(jìn)行放大/整形的處理。

在圖3中，假設(shè)初始時(shí)間滑塊（6）在滑桿（8）的A位置，D觸發(fā)器 (16) Q端為低電平0，隨著小輪M1 (1)和M2 (2)以恒定速度V逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，履帶上的軟鐵塊（5）也以恒定速度V運(yùn)動(dòng)，在t0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到固定磁電式傳感器（7）下方時(shí)，固定磁電式傳感器（7）輸出一脈沖電壓經(jīng)第二放大/整形電路（10）后變成具有一定幅度觸發(fā)電壓u1并送入或門(mén)電路（14）輸入端UA，或門(mén)電路（14）輸出的端UC由低電平0轉(zhuǎn)為高電平1，D觸發(fā)器（16）翻轉(zhuǎn)，其Q端輸出高電平1并保持不變，在t1時(shí)刻，軟鐵塊（5）移動(dòng)到滑塊（6）下方，滑塊（可在滑桿上左右移動(dòng)的磁電式傳感器）輸出一脈沖電壓經(jīng)過(guò)第一放大/整形電路（11）放大整形后變成具有一定幅度觸發(fā)電壓u2并送入或門(mén)電路（14）輸入端UB，或門(mén)電路（14）輸出端UC由低電平0轉(zhuǎn)為高電平1，D觸發(fā)器（16）在t1時(shí)刻再次翻轉(zhuǎn)，其Q端由高電平1再次轉(zhuǎn)為低電平0并保持不變，輸出脈沖電壓u0脈寬為T(mén)0，如果滑塊（6）移動(dòng)到滑桿（8）的位置a1位置，D觸發(fā)器（16）在t2時(shí)刻再次翻轉(zhuǎn)為低電平0，輸出脈沖電壓的脈寬為T(mén)1，滑塊（6）移動(dòng)到滑桿（8）a2位置時(shí)，D觸發(fā)器（16）在t3時(shí)刻再次翻轉(zhuǎn)為低電平0，輸出脈沖電壓脈寬為T(mén)2，滑塊（6）移動(dòng)到滑桿（8）a3位置時(shí)，D觸發(fā)器（16）在t4時(shí)刻再次翻轉(zhuǎn)為低電平0，輸出脈沖電壓脈寬為T(mén)3，滑塊（6）移動(dòng)到滑桿（8）a4位置時(shí)，D觸發(fā)器（16）在t5時(shí)刻再次翻轉(zhuǎn)為低電平0，輸出脈沖電壓脈寬為T(mén)4。軟鐵塊（5）在履帶表面以恒定速度V做周期性循環(huán)移動(dòng)，滑塊（6）和固定磁電式傳感器（7）在軟鐵塊（5）運(yùn)動(dòng)軌跡上，以軟鐵塊（5）能觸發(fā)其響應(yīng)距離內(nèi)，與軟鐵塊（5）的距離保持固定不變。固定磁電式傳感器（7），在軟鐵塊（5）的運(yùn)動(dòng)軌跡，上面的一固定位置不變，滑塊（6）沿軟鐵塊（5）的移動(dòng)軌跡自由移動(dòng)。滑塊（6）與固定磁電式傳感器（7），沿軟鐵塊（5）移動(dòng)軌跡保持相對(duì)運(yùn)動(dòng)。軟鐵塊（5）在履帶表面以恒速V做周期性循環(huán)移動(dòng)速度，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于滑塊（6）與固定磁電式傳感器（7），沿軟鐵塊（5）移動(dòng)軌跡保持相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度，以保證整個(gè)直線位移測(cè)量的響應(yīng)時(shí)間。固定磁電式傳感器（7）與滑塊（6），在軟鐵塊（5）移動(dòng)軌跡上面，受到軟鐵塊（5）周期性觸發(fā)。固定磁電式傳感器（7），在軟鐵塊（5）周期性觸發(fā)后所輸出的脈沖電壓u1，引起工作在雙穩(wěn)態(tài)的D觸發(fā)器（16）輸出翻轉(zhuǎn)，與滑塊（6）在軟鐵塊（5）周期性觸發(fā)后所輸出的脈沖電壓u2，引起工作雙穩(wěn)態(tài)的D觸發(fā)器（16）的輸出翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)相反。由處在雙穩(wěn)態(tài)的D觸發(fā)器（16），所輸出脈沖電壓u0（17）的脈沖寬度T，與固定式磁電傳感器（7）和滑塊（6），沿軟鐵塊（5）移動(dòng)軌跡之間的相對(duì)距離成正比。