一種新型霍爾式角位移傳感器的製作方法
2023-05-26 06:36:06
專利名稱：一種新型霍爾式角位移傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感器，具體為一種新型霍爾式角位移傳感器。
背景技術：
角位移傳感器廣泛應用於機電一體化控制系統中的角度控制，在機械設備製造、化工過程控制、建築設備、儀器儀表、醫療儀器生產等各種需要控制角度的場合。主要有電阻式、電容式、電感式、光電式、光柵式等許多種，目前市場上常用的是電阻式的角位移傳感器，它技術成熟、價格便宜，但只能輸出模擬信號、測量角度範圍只有350°左右，由於電刷的存在，機械壽命只有幾百萬次，屬於有接觸式測量。傳統的導電塑料角位移傳感器，是在絕緣基體上通過印刷或噴塗上一層導電塑料膜，兩端焊上銀電極，然後電刷在上面轉動時通過設在殼體上的電極和電刷引線輸出與電刷位移有關的模擬電壓量作為角位移信號，雖然電路結構是簡單的，但存在幾方面的致命缺陷一是只能獲得350°左右的角度位置信息，無法實現360°全範圍測量角位移；二是分辨力有限，雖然，理論輸出電壓是連續的，可實現無窮小的分辨力，但實際上由於電刷與電阻膜的觸點有一定的大小，故分辨力是很有限的，一般只能達到O. 5°左右；三是輸出零位難校準，因為導電塑料膜比電刷要寬幾倍，因此電刷在轉動到零位時與銀電極之間還有一定的距離，兩者之間是有電阻的，故輸出信號是不為零的，所以傳感器的零點較難校準；四是電刷與導電塑料膜的摩擦導致使用壽命有限，國內一般只有2000萬次左右，國外高的可達億次，但價格就貴了 ；五是密封性能較差，由於無法把機械部分與電氣部分隔開，故在環境惡劣的使用場合，灰塵和水氣較易進入，影響傳感器的輸出精度，甚至損壞傳感器。
實用新型內容針對現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種新型霍爾式角位移傳感器的技術方案。所述的一種新型霍爾式角位移傳感器，由信號輸入部分和信號處理部分構成，所述信號輸入部分包括轉軸、設置在轉軸一端的扁圓形磁鐵和帶外螺紋的銅軸承，轉軸與帶外螺紋的銅軸承配合連接，銅軸承通過其外螺紋螺接配合在軸承透蓋上，所述轉軸上設置有環形槽，環形槽內卡接設置起限位作用的開口擋圈，設置扁圓形磁鐵的轉軸端處於軸承透蓋內，轉軸另一端位於銅軸承外連接被測機構；所述信號處理部分包括電路板和設置在電路板上的霍爾元件及其外圍電路，電路板設置在軸承透蓋與後蓋連接處，電路板上設置霍爾元件及其外圍電路，在設置霍爾元件相對一側的電路板上設置信號輸出接口，在電路板與扁圓形磁鐵之間設置絕緣隔套，絕緣隔套將扁圓形磁鐵和霍爾元件隔開。所述的一種新型霍爾式角位移傳感器，所述轉軸與銅軸承之間設置尼龍軸套。所述的一種新型霍爾式角位移傳感器，所述扁圓形磁鐵粘接在轉軸末端的凹槽內。所述的一種新型霍爾式角位移傳感器，所述後蓋與軸承透蓋上均開設有設置霍爾元件輸出接口的通孔。所述的一種新型霍爾式角位移傳感器，所述連接被測機構的轉軸端設置為扁頭結構或開設連接槽。所述的一種新型霍爾式角位移傳感器，所述後蓋與軸承透蓋、絕緣隔套與軸承透蓋之間均粘接配合。本實用新型的角位移傳感器採用了集成霍爾元件，可實現360度範圍內無死角不接觸測量角位移，壽命可達億次以上，分辨力能達到O. 09度以上，如果採用更高位的模數轉換則可達到更高的分辨力；可輸出多種信號形式，滿足各種系統需要；通過編程可進行零位校準、模式轉換和輸出形式轉換等多種功能。
圖I是本實用新型的結構示意圖；圖2是轉軸第一種實施例的結構示意圖；圖3是轉軸第二種實施例的結構示意圖；圖4是轉軸第三種實施例的結構示意圖；圖中1_霍爾元件，2-扁圓形磁鐵，3-軸承透蓋，4-銅軸承，5-開口擋圈，6_轉軸，7-尼龍軸套，8-絕緣隔套，9-電路板，10-信號輸出接口，11-後蓋，12-環形槽。
具體實施方式
下面結合說明書附圖對本實用新型做進一步說明新型霍爾式角位移傳感器，由信號輸入部分和信號處理部分構成，信號輸入部分包括轉軸6、設置在轉軸一端的扁圓形磁鐵2和帶外螺紋的銅軸承4，扁圓形磁鐵2可粘接在轉軸6末端的凹槽內，轉軸6與帶外螺紋的銅軸承4配合連接，可以在轉軸6與銅軸承4之間設置尼龍軸套7，保證連接的可靠性，銅軸承4通過其外螺紋螺接配合在軸承透蓋3上，在轉軸6上設置有環形槽12，環形槽12內卡接設置起限位作用的開口擋圈5，設置扁圓形磁鐵2的轉軸端處於軸承透蓋3內，轉軸6另一端位於銅軸承4外連接被測機構，該連接被測機構的轉軸端設置為扁頭結構或開設連接槽，也可以直接過盈配合；信號處理部分包括電路板9和設置在電路板9上的霍爾元件I及其外圍電路，霍爾元件I的輸出精度非常重要，如用AS5040可輸出10位數位訊號，用AS5045則可輸出12位精度的數位訊號；電路板9設置在軸承透蓋3與後蓋11連接處，電路板9上設置霍爾元件I及其外圍電路，在設置霍爾元件相對一側的電路板上設置信號輸出接口 10，在電路板與扁圓形磁鐵之間設置絕緣隔套8，絕緣隔套8將扁圓形磁鐵2和霍爾元件I隔開。後蓋與軸承透蓋、絕緣隔套與軸承透蓋之間均粘接配合，後蓋、軸承透蓋和絕緣隔套將電路板固定在一個密封的空間內，可很好地保護電路板不受外界電磁場的幹擾，提高的傳感器的抗幹擾能力和運行穩定性。後蓋與軸承透蓋上均開設有設置霍爾元件輸出接口的通孔，使傳感器輸出接口露出，便於接線。本實用新型霍爾式角位移傳感器的工作過程如下被測角度量由被測機構通過轉軸輸入，轉軸6帶動扁圓形磁鐵2 —起旋轉引起磁場轉動，引起集成霍爾元件I內的霍爾片產生霍爾電勢，霍爾電勢經過集成霍爾元件內部電路的放大、整形、濾波和模數轉換等處理，將角度的轉動量變成數字電壓信號通過電路板9上的信號輸出接口 10向外輸出被測機構角度的變化信息，從而實現對轉角的測量。本實用新型與傳統導電塑料角位移傳感器的技術參數對比見下表。
權利要求1.一種新型霍爾式角位移傳感器，其特徵在於由信號輸入部分和信號處理部分構成，所述信號輸入部分包括轉軸、設置在轉軸一端的扁圓形磁鐵和帶外螺紋的銅軸承，轉軸與帶外螺紋的銅軸承配合連接，銅軸承通過其外螺紋螺接配合在軸承透蓋上，所述轉軸上設置有環形槽，環形槽內卡接設置起限位作用的開口擋圈，設置扁圓形磁鐵的轉軸端處於軸承透蓋內，轉軸另一端位於銅軸承外連接被測機構；所述信號處理部分包括電路板和設置在電路板上的霍爾元件及其外圍電路，電路板設置在軸承透蓋與後蓋連接處，電路板上設置霍爾元件及其外圍電路，在設置霍爾元件相對一側的電路板上設置信號輸出接口，在電路板與扁圓形磁鐵之間設置絕緣隔套，絕緣隔套將扁圓形磁鐵和霍爾元件隔開。
2.根據權利要求I所述的一種新型霍爾式角位移傳感器，其特徵在於所述轉軸與銅軸承之間設置尼龍軸套。
3.根據權利要求I所述的一種新型霍爾式角位移傳感器，其特徵在於所述扁圓形磁鐵粘接在轉軸末端的凹槽內。
4.根據權利要求I所述的一種新型霍爾式角位移傳感器，其特徵在於所述後蓋與軸承透蓋上均開設有設置霍爾元件輸出接口的通孔。
5.根據權利要求I所述的一種新型霍爾式角位移傳感器，其特徵在於所述連接被測機構的轉軸端設置為扁頭結構或開設連接槽。
6.根據權利要求I所述的一種新型霍爾式角位移傳感器，其特徵在於所述後蓋與軸承透蓋、絕緣隔套與軸承透蓋之間均粘接配合。
專利摘要本實用新型涉及一種傳感器，具體為一種新型霍爾式角位移傳感器。由信號輸入部分和信號處理部分構成，信號輸入部分包括轉軸、設置在轉軸一端的扁圓形磁鐵和帶外螺紋的銅軸承，信號處理部分包括電路板和設置在電路板上的霍爾元件及其外圍電路。本實用新型的角位移傳感器採用了集成霍爾元件，可實現360度範圍內無死角不接觸測量角位移，壽命可達億次以上，分辨力能達到0.09度以上，如果採用更高位的模數轉換則可達到更高的分辨力；可輸出多種信號形式，滿足各種系統需要；通過編程可進行零位校準、模式轉換和輸出形式轉換等多種功能。
文檔編號G01B7/30GK202747994SQ20122038782
公開日2013年2月20日 申請日期2012年8月7日 優先權日2012年8月7日
發明者俞志根, 王秀林 申請人:浙江慧仁電子有限公司