专利名称：角位移导电塑料频率输出传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种角位移导电塑料频率输出传感器，尤其涉及一种可同时输出
电压信号的角位移导电塑料频率输出传感器〃
背景技术：
导电塑料自上世纪70年代在实验室被发现以来，因其既具有普通塑料的优点外， 同时拥有类金属的导电特性，是一种理想的抗静电、电磁屏蔽材料。导电塑料采用的是理 化性能非常稳定的DAP树脂，可广泛用作敏感材料、集成电路、晶片载体等。在微芯片的开 发上，导电塑料芯片有可能取代硅芯片，其价格仅为硅芯片的1% 10%。到了本世纪初， 导电塑料在欧美、日等发达国家的使用量已经达到较高的程度，并开始将其作为敏感材料 用在传感器中。在我国，导电塑料材料各方面的开发研究目前正在积极展开，特别是在电子 领域，导电塑料的开发与应用已从初期的纯实验室研究发展到了工业应用研究阶段。作为 敏感材料，将其制成薄膜变阻滑环(电阻体)，利用旋转电刷臂将位移量转换成电阻值的变 化，其阻值变化与角位移量呈线性函数关系。依据这种机理的传感器其线性精度往往很高。 现有的角位移导电塑料传感器是以电压或电流二种形式的模拟量输出诠释位移 量的。电压输出式是将传感器作为分压器，在电阻体两端连接稳态电压，允许通过微小电 流，那么，旋转的电刷臂和始端之间的电压，与电刷臂转动的角度成线性比例变化。最大限 度降低对电阻体总阻值精确性的要求，因而由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结 果。电流输出式是在电压输出传感器的基础上加装电压/电流转换电路完成的，电流输出 方式解决了电压输出方式存在的输出信号远传和抗干扰能力弱的缺陷。目前，角位移导电 塑料传感器应用领域里的自动控制系统、伺服系统和信息反馈系统，仍然以接收这两类模 拟量信号为主。 对于以计算机为控制核心的新型应用领域，模拟量信号的输入是通过模/数转换 电路来实现的，转换电路中信号放大电路的输出端存在残留电压，无形中增加了传感器的 非线性指标，从而损失了传感器的测量精度。另外，导电塑料传感器长时间使用后，电刷与 电阻体之间易产生瞬间接触断点，使控制系统容易产生自激振荡，直接影响执行机构的控 制精度，这是这类传感器致命的缺陷。

发明内容本实用新型的目的在于提供一种能直接输出频率(方波脉冲)信号的导电塑料 角位移传感器，以开拓这类传感器新的应用领域。这种新型传感器涵盖了原有电压输出方 式，使用方便，性能可靠，是一种多功能的高精度角位移导电塑料频率输出传感器。 本实用新型的目的通过以下方案实现在不改变角位移导电塑料传感器原有电压 信号输出的基础上，增设一电压/频率信号转换微电路模块组件，使其输出准数字量信号， 为测量信号直接输入到计算机控制系统提供方便，以适用于数字信号领域。同时还可单独 输出电压信号，以保持其原有功能不变。本实用新型所涉及的角位移导电塑料频率输出传感器，包括由壳体、分压输出端、集流电刷部件、电刷、导电塑料电阻体、转轴集流部件及用 于连接传动机构的转轴构成的导电塑料分压器组件，分压输出端设置于导电塑料分压器组 件的壳体外侧面且单独输出电压信号，其特征在于还包括用于将导电塑料分压器组件输 出的电压信号转换为频率的电压/频率信号转换微电路模块组件。 本实用新型所述导电塑料分压器组件与电压/频率信号转换微电路块组件间采 用一体式的分层可拆结构，以便于检测、维修。 本实用新型所述电压/频率信号转换微电路模块组件包括设置于微电路模块外 壳内部的微电路板及设置于微电路模块外壳上的三个引出端子，导电塑料分压器组件上端 设置有用于连接微电路模块组件的插针，微电路模块外壳下端设置有用于连接导电塑料分 压器组件并与插针相配合的插座。 本实用新型所述微电路模块外壳上端面设置有电源指示灯和频率调节螺丝。 本实用新型所述的电压/频率信号转换微电路模块组件还包含设计有瞬时断点 补偿组件。
图4为本实用新型总体结构示意图。 本实用新型输出的频率信号为方波脉冲。 本实用新型可为用户减小安装空间，使用方便，无需再配置电压/电流转换电路， 縮短安装调试时间，可直接将角位移量变换成频率信号输出。能确保传感器输出的频率信 号与的传感器轴旋转角度成高精度的线性变化关系，适合信号远距离输送及具有抗干扰能 力，能实现有效电气角度的可调节性，确保远距离输送时信号精度不变，性能可靠，灵敏度 高，线性精度可达《0. 1 % ，分辨率《0. 01 % ，工作寿命大于5000万次，分压器与微电路模 块连接，分层可拆，维修方便，可广泛用于雷达、导弹、航空航天等国防军事领域及自动化、 精密仪器仪表、电动执行器、汽车、火车等民用领域中的计算机控制系统、伺服系统、信息反 馈系统。
图1为本实用新型导电塑料组件装配示意图； 图2为本实用新型分压器组件的示意图； 图3为本实用新型总体装配结构爆炸示意图； 图4为本实用新型总体结构示意图。
具体实施方式以下结合实施例并对照附图对本实用新型进行详细说明。 参见图l-4，本实施例由导电塑料分压器组件19、用于将导电塑料分压器组件输 出的电压信号转换为频率信号的电压/频率信号转换微电路模块组件25构成。导电塑料 分压器组件19由壳体1、分压输出端2、设置于其内部的集流电刷部件3、钯合金电刷4、导 电塑料电阻体5、转轴集流部件6及用于连接传动机构的转轴24、分压器紧固卡箍10构成。 壳体1下端设置安装凸台9、安装螺纹8、安装定位销7和分压器紧固卡箍10，分压器壳体1 上端设置有用于连接微电路模块组件的插针18，分压输出端2设置于导电塑料分压器组件 19的壳体1外侧面且单独输出电压信号。转轴24两端分别设置调节一字槽23、26。电压 /频率信号转换微电路模块组件25包括设置于微电路模块外壳13内部的微电路板22、设置于微电路模块外壳13上端面的电源指示灯11、频率调节螺丝12，设置于微电路模块外壳 13侧面三个引出端子14、15、16，微电路模块外壳13下端设置有用于连接导电塑料分压器 组件19并与插针18相配合的插座17及用于固紧微电路模块的卡箍20和螺钉21。设置于 转轴24端面的调节一字槽23延伸至微电路模块外壳13上端面中心位置。本实施例的电 源电压为24V DC，输出频率为方波脉冲，同时分压输出端2直接单独输出电压信号。 当在调节阀上使用的本实用新型时，首先将该传感器导电塑料分压器组件19上 的凸台9和安装定位销7装配在调节阀的定位安装板上，通过安装螺纹8紧固传感器。然 后将转轴24与阀杆通过臂杆连接好。再将引出端14、15、16按要求连接导线，接通电源，微 电路模块外壳13上端面的电源指示灯11亮通，此时用频率计数器连接传感器引出端14， 调节阀转角位置的输出信号在计数器上是以频率的形式显示。将调节一字槽23 (或者26) 旋转一周，找到0。位置(即传感器频率输出的最小值)，将此点设为调节阀全关位置(即 零位)。再次将调节一字槽23(或者26)旋转至实际所需的有效电气角度位置，此点即为 调节阀全开位置(即满度)，传感器的输出频率为满度频率值，此时也可调节频率调节螺丝 12(顺时针增大，逆时针减小)，直至传感器频率输出值为实际所需满行程角度e ，完成调 试全过程。
权利要求一种角位移导电塑料频率输出传感器，包括由壳体(1)、分压输出端(2)、集流电刷部件(3)、电刷(4)、导电塑料电阻体(5)、转轴集流部件(6)及用于连接传动机构的转轴(24)构成的导电塑料分压器组件(19)，分压输出端(2)设置于导电塑料分压器组件(19)的壳体(1)外侧面且单独输出电压信号，其特征在于还包括用于将导电塑料分压器组件(19)输出的电压信号转换为频率的电压/频率信号转换微电路模块组件(25)。
2. 根据权利要求1所述的角位移导电塑料频率输出传感器，其特征在于导电塑料分 压器组件(19)与电压/频率信号转换微电路块组件(25)间采用一体式的分层可拆结构。
3. 根据权利要求2所述的角位移导电塑料频率输出传感器，其特征在于电压/频率 信号转换微电路模块组件(25)包括设置于微电路模块外壳(13)内部的微电路板(22)及 设置于微电路模块外壳(13)侧面的三个引出端子(14、15、16)，分压器组件(19)上端设置 有用于连接电压/频率微电路模块组件(25)的插针(18)，微电路模块外壳(13)下端设置 有用于连接导电塑料分压器组件(19)并与插针(18)相配合的插座(17)。
4. 根据权利要求3所述的角位移导电塑料频率输出传感器，其特征在于微电路模块 外壳(13)上端面设置有电源指示灯(11)和频率调节螺丝(12)。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的角位移导电塑料频率输出传感器，其特征在于 电压/频率信号转换微电路模块组件(25)还包含有瞬时断点补偿组件。
6. 根据权利要求1或2或3或4所述的角位移导电塑料频率输出传感器，其特征在于 输出的频率信号为方波脉冲。
7. 根据权利要求5所述的角位移导电塑料频率输出传感器，其特征在于输出的频率 信号为方波脉冲。
专利摘要本实用新型公开了一种角位移导电塑料频率输出传感器，包括导电塑料分压器组件及用于将导电塑料分压器组件输出的电压信号转换为频率信号的电压/频率信号转换微电路模块组件。导电塑料分压器组件与微电路模块组件采用一体式的分层可拆结构。本实用新型可为用户减小安装空间，防电磁干扰，使用方便，无需再配置电压/电流转换模块，缩短安装调试时间，可直接将角位移量变换成频率信号输出，并同时能输出电压信号。还可确保传感器输出的频率和电压信号与传感器轴旋转角度成高精度的线性变化关系，具有瞬时断点补偿能力，适合频率信号远距离输送，具有抗干扰能力，性能可靠，灵敏度高，没有二次转换误差，可广泛用于自动控制系统、伺服系统、信息反馈系统。
文档编号G01B7/02GK201532184SQ200920185840
公开日2010年7月21日 申请日期2009年7月17日 优先权日2009年7月17日
发明者常见, 张巍林 申请人:江西天河传感器科技有限公司