本發(fā)明涉及一種設(shè)有電刷和電阻體的位移傳感器，尤其涉及一種工作行程大且體積小的傳感器。

背景技術(shù)：

位移傳感器按工作方式分為角位移傳感器和直線(xiàn)位移傳感器，其中直線(xiàn)位移傳感器是一種把直線(xiàn)機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的位移傳感器。

傳統(tǒng)的直線(xiàn)位移傳感器，通常將可變電阻滑軌定置在傳感器的固定部位，通過(guò)滑片在滑軌上的位移來(lái)測(cè)量不同的阻值；傳感器滑軌連接穩(wěn)態(tài)直流電壓，允許流過(guò)微安培的小電流，滑片和始端之間的電壓，與滑片移動(dòng)的長(zhǎng)度成正比。

由上可知，傳統(tǒng)直線(xiàn)位移傳感器的工作行程與傳感器的體積成正比，導(dǎo)致傳統(tǒng)直線(xiàn)位移傳感器無(wú)法實(shí)現(xiàn)工作行程大且體積小的效果，限制了直線(xiàn)位移傳感器的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種工作行程大且體積小的傳感器。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種工作行程大且體積小的傳感器，包括外殼、電阻體、電刷、集流環(huán)、引線(xiàn)端子、引出線(xiàn)，所述電刷安裝于所述集流環(huán)上并能夠與所述電阻體的一側(cè)表面接觸，所述電阻體通過(guò)所述引線(xiàn)端子與所述引出線(xiàn)連接，其特征在于：還包括拉繩、轉(zhuǎn)軸、軸盤(pán)、軸承和絕緣套管，所述轉(zhuǎn)軸通過(guò)所述軸承安裝于所述外殼內(nèi)，所述軸盤(pán)固定設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上且與所述轉(zhuǎn)軸同軸心，所述軸盤(pán)的外圓周表面設(shè)有環(huán)形凹槽，所述拉繩的一端固定于所述環(huán)形凹槽內(nèi)，所述拉繩的另一端位于所述外殼外，所述絕緣套管固定套裝于所述轉(zhuǎn)軸上，圓形的所述電阻體安裝于所述外殼內(nèi)并設(shè)有電阻體中心孔，所述絕緣套管穿過(guò)所述電阻體中心孔且能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)，所述集流環(huán)固定套裝于所述絕緣套管上。

上述結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)軸可以自由旋轉(zhuǎn)，拉繩帶動(dòng)軸盤(pán)旋轉(zhuǎn)，軸盤(pán)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)絕緣套管旋轉(zhuǎn)，絕緣套管帶動(dòng)集流環(huán)旋轉(zhuǎn)，集流環(huán)帶動(dòng)電刷旋轉(zhuǎn)，從而使電刷在電阻體表面接觸并形成變化的電信號(hào)通過(guò)引出線(xiàn)傳輸?shù)搅硗獾奶幚砥?，以獲得電刷旋轉(zhuǎn)的角位移信息；由于電刷旋轉(zhuǎn)的角位移與拉繩拉動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的直線(xiàn)位移之間具有一一對(duì)應(yīng)的比例關(guān)系，所以可以通過(guò)檢測(cè)到的電刷的角位移信息根據(jù)常規(guī)方法計(jì)算得到拉繩拉動(dòng)產(chǎn)生的直線(xiàn)位移數(shù)字，從而實(shí)現(xiàn)本傳感器的直線(xiàn)位移檢測(cè)功能。

作為優(yōu)選，所述外殼的兩側(cè)分別設(shè)有內(nèi)腔且兩個(gè)所述內(nèi)腔之間設(shè)有外殼通孔，所述軸承安裝于所述外殼通孔內(nèi)并套裝于所述轉(zhuǎn)軸外周的中段，所述軸盤(pán)設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸的第一端內(nèi)側(cè)，所述外殼的兩個(gè)內(nèi)腔外側(cè)分別安裝有第一外蓋板和第二外蓋板，所述第一外蓋板的中部設(shè)有蓋板通孔，所述蓋板通孔內(nèi)安裝有外側(cè)的中心外蓋板和內(nèi)側(cè)的中心內(nèi)蓋板，所述轉(zhuǎn)軸的第一端外側(cè)穿過(guò)所述中心內(nèi)蓋板的中心孔，所述轉(zhuǎn)軸的第一端外側(cè)與所述中心內(nèi)蓋板的內(nèi)壁之間通過(guò)螺旋彈簧連接；所述軸盤(pán)與所述電阻體分別位于所述外殼的兩個(gè)內(nèi)腔內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)充分利用了外殼的內(nèi)部空間并保留了其作為安裝基礎(chǔ)的功能，使所有部件能夠確保相互作用的同時(shí)盡可能地減小了占用空間，從而縮小了整個(gè)傳感器的體積；螺旋彈簧的使用在于為拉繩拉出并解除拉力或提供復(fù)位應(yīng)力，該復(fù)位應(yīng)力與拉繩的運(yùn)動(dòng)張力相對(duì)應(yīng)，可以通過(guò)改變中心內(nèi)蓋板的周向旋轉(zhuǎn)角度來(lái)調(diào)整螺旋彈簧的應(yīng)力，從而調(diào)整拉繩的復(fù)位應(yīng)力與運(yùn)動(dòng)張力。

為了使電刷的角位移與拉繩的直線(xiàn)位移之間具有盡可能大的對(duì)應(yīng)比例以提高傳感器檢測(cè)范圍，所述軸盤(pán)的外徑略小于所述外殼的對(duì)應(yīng)內(nèi)腔的內(nèi)徑；所述軸盤(pán)與所述外殼之間設(shè)有擋塊以設(shè)定所述軸盤(pán)的最大旋轉(zhuǎn)角度。

為了盡可能減小占用空間，所述軸承與所述外殼之間、所述轉(zhuǎn)軸與所述軸承之間均采用小間隙配合，通過(guò)彈性卡圈將所述外殼、所述軸承和所述轉(zhuǎn)軸固定在一起。

作為優(yōu)選，所述電刷包括第一電刷和第二電刷，所述第一電刷與所述絕緣套管的軸心線(xiàn)之間的距離和所述第二電刷與所述絕緣套管的軸心線(xiàn)之間的距離不同。這樣，可以通過(guò)調(diào)整第一電刷和第二電刷的合適壓力來(lái)保證傳感器的使用壽命及在沖擊、振動(dòng)、加速度等機(jī)械環(huán)境條件的接觸可靠性。

優(yōu)選地，所述拉繩為柔性不銹鋼絲繩，該材料有較小的伸長(zhǎng)率，很好的疲勞性能，能夠承受拉力10kg，很好地保證了產(chǎn)品直線(xiàn)位移誤差較?。凰隼K穿過(guò)所述外殼的拉繩通孔且該拉繩通孔處設(shè)有引出環(huán)，以保證拉繩縮回時(shí)被限位。

進(jìn)一步，所述拉繩外設(shè)有拉繩熱縮管，所述引出線(xiàn)外設(shè)有引出線(xiàn)熱縮管。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明通過(guò)將電刷的角位移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為拉繩的直線(xiàn)位移運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到只需較小體積即可完成較大直線(xiàn)位移檢測(cè)的目的，其本質(zhì)是一種直線(xiàn)位移傳感器，但與傳統(tǒng)的直線(xiàn)位移傳感器相比具有顯著的體積減小的優(yōu)勢(shì)，使其滿(mǎn)足較小安裝空間的應(yīng)用環(huán)境，同時(shí)不會(huì)因安裝空間小而減小工作行程；經(jīng)測(cè)試，本傳感器在外形尺寸為（φ66×14）mm時(shí)，最大能夠?qū)崿F(xiàn)（150±2）mm的直線(xiàn)輸出位移，這是目前任何傳統(tǒng)直線(xiàn)位移傳感器不能實(shí)現(xiàn)的。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述工作行程大且體積小的傳感器的局剖主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中的a-a剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述工作行程大且體積小的傳感器包括外殼3、電阻體19、電刷、集流環(huán)24、引線(xiàn)端子22、引出線(xiàn)1、柔性不銹鋼絲繩7、轉(zhuǎn)軸15、軸盤(pán)10、軸承13和絕緣套管25，所述電刷包括第一電刷20和第二電刷23，第一電刷20和第二電刷23分別安裝于集流環(huán)24上并能夠與電阻體19的一側(cè)表面接觸，第一電刷20與絕緣套管25的軸心線(xiàn)之間的距離和第二電刷23與絕緣套管25的軸心線(xiàn)之間的距離不同，電阻體19通過(guò)引線(xiàn)端子22與引出線(xiàn)1連接，引出線(xiàn)1外設(shè)有引出線(xiàn)熱縮管2；外殼3的兩側(cè)分別設(shè)有內(nèi)腔且兩個(gè)所述內(nèi)腔之間設(shè)有外殼通孔，外殼3的兩個(gè)內(nèi)腔外側(cè)分別安裝有第一外蓋板9和第二外蓋板4，第一外蓋板9的中部設(shè)有蓋板通孔，所述蓋板通孔內(nèi)安裝有外側(cè)的中心外蓋板12和內(nèi)側(cè)的中心內(nèi)蓋板11，轉(zhuǎn)軸15的第一端外側(cè)穿過(guò)中心內(nèi)蓋板11的中心孔并與中心內(nèi)蓋板11的內(nèi)壁之間通過(guò)螺旋彈簧16連接，軸承13安裝于所述外殼通孔內(nèi)并套裝于轉(zhuǎn)軸15的外周的中段，轉(zhuǎn)軸15通過(guò)軸承13安裝于外殼3內(nèi)，軸承13與外殼3之間、轉(zhuǎn)軸15與軸承13之間均采用小間隙配合，通過(guò)彈性卡圈14將外殼3、軸承13和轉(zhuǎn)軸15固定在一起，軸盤(pán)10固定設(shè)于轉(zhuǎn)軸15上的第一端內(nèi)側(cè)且與轉(zhuǎn)軸15同軸心，軸盤(pán)10的外圓周表面設(shè)有環(huán)形凹槽17，柔性不銹鋼絲繩7的一端固定于環(huán)形凹槽17內(nèi)，柔性不銹鋼絲繩7的另一端穿過(guò)外殼3并位于外殼3外，柔性不銹鋼絲繩7穿過(guò)外殼3的拉繩通孔且該拉繩通孔處設(shè)有引出環(huán)6，柔性不銹鋼絲繩7外設(shè)有拉繩熱縮管8，絕緣套管25固定套裝于轉(zhuǎn)軸15上，圓形的電阻體19安裝于外殼3內(nèi)并設(shè)有電阻體中心孔，絕緣套管25穿過(guò)所述電阻體中心孔且能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)，集流環(huán)固24定套裝于絕緣套管25上，軸盤(pán)10的外徑略小于外殼3的對(duì)應(yīng)內(nèi)腔的內(nèi)徑，軸盤(pán)10與外殼3之間設(shè)有擋塊（圖中未示）以設(shè)定軸盤(pán)10的最大旋轉(zhuǎn)角度，軸盤(pán)10與電阻體19分別位于外殼3的兩個(gè)內(nèi)腔內(nèi)。上述螺旋彈簧16在圖中只示出了截面，其實(shí)際形狀是螺旋形，在轉(zhuǎn)軸15旋轉(zhuǎn)后具有復(fù)位應(yīng)力。

圖1和圖2中還示出了用于安裝第二外蓋板4的沉頭螺釘5；圖2中還示出了用于安裝第一外蓋板9的圓柱頭螺釘18，以及用于焊接連接引線(xiàn)端子22與引出線(xiàn)1的錫鉛焊錫絲21。

上述各部件的連接安裝可以根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的連接方式，優(yōu)選螺釘連接和/或環(huán)氧樹(shù)脂固定。

為了便于理解，下面對(duì)各部件的連接組裝作一些簡(jiǎn)單介紹：

將上述柔性不銹鋼絲繩7按圖紙尺寸切斷備用，將切好的柔性不銹鋼絲繩7裝入軸盤(pán)10并用環(huán)氧樹(shù)脂固定，用ｍ1.4螺釘將軸盤(pán)10與轉(zhuǎn)軸15固定并用環(huán)氧樹(shù)脂固定后備用；外殼3的內(nèi)壁上設(shè)有電阻體安裝螺釘孔，將兩個(gè)軸承13分別從外殼3的兩端裝入，然后將轉(zhuǎn)軸15從外露的一側(cè)軸承13裝入，調(diào)節(jié)好間隙后用開(kāi)口的彈性卡圈14將軸承13、外殼3和轉(zhuǎn)軸15固定；將印制好的導(dǎo)電塑料電阻體19按技術(shù)圖紙要求粘接好引出線(xiàn)1，將粘接好引出線(xiàn)1的電阻體19粘入外殼3內(nèi)。

將所述第一電刷20和第二電刷23用鉚釘鉚入套裝于絕緣套管25外的集流環(huán)24上，按技術(shù)圖紙測(cè)試好壓力，將絕緣套管25裝在轉(zhuǎn)軸15上，完成后進(jìn)行線(xiàn)性修刻，獲得高精度的線(xiàn)性精度。

將螺旋彈簧16的一端裝入中心內(nèi)蓋板11并粘接固定，將帶螺旋彈簧16的中心內(nèi)蓋板11裝入中心外蓋板12內(nèi)，并將螺旋彈簧16的另一端裝入轉(zhuǎn)軸15的第一端外側(cè)，調(diào)節(jié)中心外蓋板12的固定位置以獲得需求的啟動(dòng)力及最大拉力，用螺釘將第一外蓋板9與中心外蓋板12固定，用螺釘將中心外蓋板12固定在外殼3上。

應(yīng)用時(shí)，拉動(dòng)柔性不銹鋼絲繩7，依次帶動(dòng)軸盤(pán)10、轉(zhuǎn)軸15、絕緣套管25、集流環(huán)24、第一電刷20和第二電刷23旋轉(zhuǎn)，第一電刷20和第二電刷23在電阻體19的一側(cè)表面作圓周運(yùn)動(dòng)，引出線(xiàn)1輸出不同的電壓（電阻）給圖中未示的處理器，從而獲得相應(yīng)角位移信息檢測(cè)值。由于第一電刷20和第二電刷23旋轉(zhuǎn)的角位移與柔性不銹鋼絲繩7拉動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的直線(xiàn)位移之間具有一一對(duì)應(yīng)的比例關(guān)系，所以可以通過(guò)檢測(cè)到的電刷的角位移信息根據(jù)常規(guī)方法計(jì)算得到柔性不銹鋼絲繩7拉動(dòng)產(chǎn)生的直線(xiàn)位移數(shù)字，從而實(shí)現(xiàn)本傳感器的直線(xiàn)位移檢測(cè)功能。

上述實(shí)施例只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制，只要是不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本發(fā)明專(zhuān)利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。