一種采用光柵傳感器的搖桿的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及搖桿設計領域，具體涉及一種采用光柵傳感器的搖桿，在該搖桿中使用光柵結構替代傳統搖桿中的電位器的搖桿設計。
【背景技術】
[0002]搖桿的使用非常廣泛，作為一種終端設備，搖桿在科研領域發揮著越來越重要的作用。而隨著當代科研水平的提高，對搖桿控制的精確度要求越來越高。
[0003]目前的市面上大多的接觸式搖桿是采用電阻電位器作為控制輸出的電流，從而判斷操縱桿各個軸輸出的位置信號。圖1所示是典型采用電位器的搖桿。I是外殼，2是輸入輸出電源和信號線，3和4的組成滑動電位器，5和6是X、y方向的弧形滑動結構。但是由于采用的是電位器作為驅動輸出信號，而電位器由搖桿的提供直流電源，由于直流電源會出現不穩定的現象，使得搖桿的輸出會出現不穩定的現象。這就是直流電源帶來的電磁干擾，電磁干擾進而影響操縱桿的輸出精度。電磁干擾帶來的獨立線性公差大約在±3%，這個偏差會給搖桿的操縱帶來誤差。從直觀角度來看，電磁干擾會引起搖桿在未使用時產生輸出信號或者在進行搖動時無法達到精確的控制位置。采用電位器的操縱桿的輸出精度還受到溫度、電阻磨損的影響。在溫度變化明顯時，采用電位器的操縱桿輸出會受影響；在使用時間長后，由于電阻的機械磨損，會影響操縱桿的輸出。在如今的科研工程研究中，高精度的操縱搖桿是必不可少的，這就需要一種能夠解決電磁干擾，替代電位器機構的新型搖桿。光柵傳感器的特點是精度高、量程大、響應快、抗電磁干擾、穩定性強，使得我們可以考慮用光柵傳感器來設計搖桿。
【發明內容】
[0004]為了解決技術背景中提到的問題，本發明的主要內容為:本搖桿針對只有兩個方向的位移的搖桿，即X方向和Y方向。目的在于替換現有的采用電位器結構作為輸出信號的的操縱搖桿，提供一種采用適用于搖桿的微型光柵傳感器作為輸出信號的操縱桿設計。
[0005]本發明采用的技術方案為:一種采用光柵傳感器的搖桿，該搖桿是針對具有二維方向即X方向和Y方向的搖桿，其特征在于:通過將傳統的搖桿中X方向和Y方向上的電位器替代成適合搖桿的微型位移光柵，通過位移光柵的位移得到的方波信號作為單桿的輸出，采用這種方式以提高搖桿的操縱精度，這種光柵結構可適用于不同的類型的搖桿，在搖桿的每個移動方向添加一個光柵結構，替代掉電位器，由于滑動光柵的位移量是通過指示光柵的滑動產生方波信號決定，不會受直流供電的影響。
[0006]其中，該搖桿將傳統的搖桿使用的電位器替換成光柵結構，該光柵結構是由主光柵和指示光柵組成了位移光柵，通過位移光柵測得的搖桿位移轉換成搖桿輸出信號，其中光柵的供應的直流電。
[0007]其中，用微型位移光柵傳感器替代電位器結構，可針對所有具有X方向和Y方向位移的搖桿。
[0008]其中，該搖桿內部的位移傳感器替代，內部的其他結構可根據具體的搖桿而不同，微型位移光柵傳感器的型號以及安裝位置、方式可根據具體的類型和型號的搖桿進行修改。
[0009]其中，采用這種設計的搖桿其外觀以及材料選擇可根據具體的搖桿而不同。
[0010]其中，該搖桿具體包括兩個指示光柵，兩個主光柵，兩個殼壁，搖桿的桿，兩個金屬弧形和兩個繞線；兩個指示光柵和兩個主光柵組成兩個位移光柵，搖桿的桿與兩個金屬弧形連接，兩個金屬弧形十字交叉連接，兩個主光柵安裝在互相垂直兩個殼壁上，兩個主光柵分別對應搖桿的兩個方向即X方向和Y方向，將兩個指示光柵分別安裝在對應的金屬弧形交叉的十字結構的相鄰的兩個方向上，兩個位移光柵的位移輸出信號由兩個繞線輸出，這兩個繞線還包含對兩個位置光柵的直流供電。
[0011]本發明與現有技術相比的優點在于:
[0012](I)、本發明通過光柵提出一種新型的光柵搖桿設計，通過采用適合搖桿的微型光柵傳感器的操縱桿可以有效的避免電磁干擾，非常適合高精度操縱桿的需求。
[0013](2)、本發明由于光柵傳感器的優點，本發明涉及的光柵搖桿具有響應迅速、穩定性尚的優點。
[0014](3)、本發明由于光柵傳感器避免了電位器在機械接時的磨損，本發明涉及的光柵傳感器，可在長時間使用保持測量精度。
【附圖說明】
[0015]圖1為現有技術中采用電位器的操縱桿結構示意圖，其中，I是外殼，2是輸入輸出電源和信號線，3和4的組成滑動電位器，5和6是X、y方向的弧形滑動結構；
[0016]圖2為采用光柵的操作桿結構示意圖，其中，7和13是指示光柵，8和12是主光柵，10和11是兩個殼壁，14是搖桿的桿，15和16是兩個金屬弧形，9和17是繞線。
具體實施方案
[0017]以下內容具體設計方案結合附圖充分說明了本
【發明內容】
，本技術領域人員可根據本設計說明內容，在搖桿中利用光柵傳感器。
[0018]實施方案:選用位移光柵傳感器，圖2所示為光柵搖桿的示意圖。它表示，主光柵(定光柵)8和12安裝在外殼垂直的兩個殼壁10和11上，分別對應搖桿的兩個方向(X和Y方向)。將指示光柵(動光柵)13和7，即圖中的兩個黑色小方塊安裝在15和16對應的金屬弧形交叉的十字結構的相鄰的兩個方向上。8和7組、12和13分別組成位移光柵傳感器，在搖桿的桿進行偏移時，輸出位移方波信號，實現和電位器相似的功能。其中15和16可以用其他結構代替，主要滿足搖桿的桿14能夠在二維方向上運動，這不是本發明的重點內容。光柵的位移輸出信號由9和17的繞線輸出(這組繞線包含直流供電)。對應圖1，將圖1中的3和4分別替換成圖2中的7和8。和其他搖桿類似，光柵傳感器搖桿也可在任意方向上運動，且可根據具體的情況設置相應的滑動范圍和輸出范圍。本發明主要是提出一種解決電位器帶來的電磁干擾引起的電壓不穩定以及影響輸出精度的問題，不針對具體的搖桿，以及具體的外觀、尺寸、材料設計。
[0019]以上所述實施例僅表達了本發明的一種實現方式，并不能因此理解為本發明專利僅限于此種方式。應當指出的是，本發明主要提供一種新型搖桿的設計思路，本領域的技術人員可根據上面的描述，利用不同的光柵以及不同的結構設計出不同的搖桿，但主要利用光柵傳感器來替代電位器做位移輸出的方案，均是本發明的若干變形和改進，這些都屬于本發明發明的保護范圍，因此本發明的專利保護范圍應以附權利要求為準。
【主權項】
1.一種采用光柵傳感器的搖桿，該搖桿是針對具有二維方向即X方向和Y方向的搖桿，其特征在于:通過將傳統的搖桿中X方向和Y方向上的電位器替代成適合搖桿的微型位移光柵，通過位移光柵的位移得到的方波信號作為單桿的輸出，采用這種方式以提高搖桿的操縱精度，這種光柵結構可適用于不同的類型的搖桿，在搖桿的每個移動方向添加一個光柵結構，替代掉電位器，由于滑動光柵的位移量是通過指示光柵的滑動產生方波信號決定，不會受直流供電的影響。2.根據權利要求1所述的一種采用光柵傳感器的搖桿，其特征在于:該搖桿將傳統的搖桿使用的電位器替換成光柵結構，該光柵結構是由主光柵和指示光柵組成了位移光柵，通過位移光柵測得的搖桿位移轉換成搖桿輸出信號，其中光柵的供應的直流電。3.根據權利要求1所述的一種采用光柵傳感器的搖桿，其特征在于:用微型位移光柵傳感器替代電位器結構，可針對所有具有X方向和Y方向位移的搖桿。4.根據權利要求1所述的一種采用光柵傳感器的搖桿，其特征在于:該搖桿內部的位移傳感器替代，內部的其他結構可根據具體的搖桿而不同，微型位移光柵傳感器的型號以及安裝位置、方式可根據具體的類型和型號的搖桿進行修改。5.根據權利要求1所述的一種采用光柵傳感器的搖桿，其特征在于:采用這種設計的搖桿其外觀以及材料選擇可根據具體的搖桿而不同。6.根據權利要求1所述的一種采用光柵傳感器的搖桿，其特征在于:該搖桿具體包括兩個指示光柵(7、13)，兩個主光柵(8、12)，兩個殼壁(10、11)，搖桿的桿(14)，兩個金屬弧形(15、16)和兩個繞線(9、17);兩個指示光柵和兩個主光柵組成兩個位移光柵，搖桿的桿(14)與兩個金屬弧形(15、16)連接，兩個金屬弧形十字交叉連接，兩個主光柵安裝在互相垂直兩個殼壁上，兩個主光柵分別對應搖桿的兩個方向即X方向和Y方向，將兩個指示光柵分別安裝在對應的金屬弧形交叉的十字結構的相鄰的兩個方向上，兩個位移光柵的位移輸出信號由兩個繞線輸出，這兩個繞線還包含對兩個位置光柵的直流供電。
【專利摘要】本發明公開了一種采用光柵傳感器的搖桿，涉及搖桿設計領域，主要是針對目前采用電位器搖桿，因為電位器直流供電帶來的電磁干擾從而影響搖桿的操縱精度的問題。通過采用微型光柵位移傳感器替代搖桿中的電位器做搖桿位移輸出，由于光柵傳感器通過自身光電原件對光的感應，輸出方波信號量，不受直流供電的波動影響，因此可以有效的避免電磁干擾，進而可解決搖桿靜態的輸出干擾、提高搖桿動態時的操縱精度。
【IPC分類】G05F1/46
【公開號】CN105138060
【申請號】CN201510446334
【發明人】王宗友, 甘勛, 江彧, 毛耀, 劉瓊, 鄧超
【申請人】中國科學院光電技術研究所
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月27日