专利名称：一种角位移传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测量旋转角度的传感器，特别适用于水下机器人、水下工程机械
及其他水下装备的关节旋转角度测量。
背景技术：
现有用于角度测量的旋转式电位器，其电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴， 改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变 了电压与电流的大小，输出与输入电压比与旋转角度成线性关系。水下机械臂关节转角测 量是机械手伺服控制所必须的，使用现有旋转式电位器实时测量水下机械臂关节的旋转角 度时，其结构特别不便于安装在关节轴上，只能安装在输出轴端面，且需要额外加工传感器 安装盒，造成机械结构不紧凑；
发明内容本实用新型提供一种角位移传感器，解决现有旋转式电位器角度测量难于安装的 问题。
本实用新型的一种角位移传感器，包括固定组件和旋转组件，其特征在于 所述固定组件包括绝缘基体和导电碳膜层，绝缘基体为圆环形，导电碳膜层为具 有缺口的圆弧形，粘附于绝缘基体表面；导电碳膜层圆弧形两端分别装有正电极和负电极， 所述绝缘基体上对应导电碳膜层的圆弧形缺口位置装有信号输出极，信号输出极上焊接有 V形铜探针； 所述旋转组件包括绝缘环、铜环和电刷，绝缘环和铜环均为圆环形，所述铜环嵌套 于绝缘环外圆周，铜环上装有电刷； 使用时，所述固定组件和旋转组件顺序套在同一旋转轴上，旋转组件通过螺钉和 旋转轴连接，随旋转轴旋转；固定组件的绝缘基体圆环与所述旋转轴之间存在转动间隙，旋 转组件的电刷与固定组件的导电碳膜层滑动接触；固定组件的V形铜探针夹持旋转组件的 铜环。 所述的角位移传感器，其特征在于 所述绝缘基体材料为石英粉或玻璃纤维；所述绝缘环材料为环氧树脂；所述电刷 材料为铜片镀银。 本实用新型结构简单紧凑，可以直接套在旋转轴上，无需额外专用传感器安装盒， 能在高压液压油中工作，特别适用于水下机器人、水下工程机械及其他水下装备的关节旋 转角度测量。用户可以在低成本的情况下，获得高精度的关节摆动角度测量，实现机械臂关 节控制。
图1是本实用新型实施例的结构示意图；[0012] 图2(A)为固定部件的主视图； 图2(B)为固定部件的俯视图； 图3(A)为旋转部件的主视图； 图3(B)为旋转部件的侧视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明。 图1是本实用新型的一种典型实施状态，本实用新型包括固定组件和旋转组件， 固定组件包括绝缘基体9和导电碳膜层12，具有缺口的圆弧形导电碳膜层12粘附于圆环形 绝缘基体9表面；导电碳膜层12圆弧形两端分别装有正电极和负电极，所述绝缘基体上对 应导电碳膜层12的圆弧形缺口位置装有信号输出极2，信号输出极2上焊接有V形铜探针 3 ;旋转组件包括绝缘环5、铜环IO和电刷ll，所述铜环10嵌套于绝缘环5外圆周，铜环10 上装有电刷11。绝缘环5上均匀分布3个安装孔4，用于穿过螺钉，将旋转组件固定在旋转 轴上。 本实用新型用于水下机械手的关节旋转角度测量时，水下机械手的关节输出轴1 和外壳13以及密封端盖7直接接触海水，由密封圈6密封。在外壳13和密封端盖7组成 的空腔内充入液压油安装本实用新型。本实用新型固定组件和旋转组件顺序套在同一关节 输出轴l(旋转轴)上，旋转组件通过螺钉和关节输出轴l连接，随关节输出轴l旋转；固定 组件的绝缘基体9粘接固定在安装环8上，安装环8和壳体13内孔过盈配合固定，绝缘基 体9圆环与所述关节输出轴1之间存在转动间隙，旋转组件的电刷11与固定组件的导电碳 膜层12滑动接触；固定组件的V形铜探针3夹持旋转组件的铜环IO，取得电压信号。 如图2(A)、图2(B)所示，本实用新型固定组件包括绝缘基体9和导电碳膜层12， 绝缘基体9为圆环形，导电碳膜层12为具有缺口的圆弧形，粘附于绝缘基体9表面；导电碳 膜层12圆弧形两端夹角为60° ，分别装有正电极15和负电极14，正电极15和负电极14 之间最近处的夹角为40。，绝缘基体9上对应导电碳膜层12的圆弧形缺口位置装有一个信 号输出极2，信号输出极2上焊接有V形铜探针3。 正电极15，负电极14分别接直流电源正负极，导电碳膜层12形成均匀的电压降。 如图3(A)、图3(B)所示，本实用新型旋转组件包括绝缘环5、铜环10和电刷11，绝 缘环5和铜环10均为圆环形，所述铜环10嵌套于绝缘环5外圆周，粘接成一体，铜环10上 装有电刷11 ;绝缘环5上沿径向均匀分布3个安装孔4，用于穿过螺钉，将旋转组件固定在 旋转轴上。 绝缘基体9由石英粉压成，能够在油内浸泡；绝缘环5材料为环氧树脂；电刷ll材 料为铜片镀银。 该角度传感器，实验测量供电电压直流IOV，独立线性度0. 3 % ，导电碳膜涂层电 阻5. 09k，有效测量角度300度左右。 本实用新型不能直接浸水工作，在水下机械手关节中应用时在壳体中充液压油。 所采用的材料都能够保证在液压油下不膨胀和发生腐蚀，耐压可达40Mpa。
权利要求一种角位移传感器，包括固定组件和旋转组件，其特征在于所述固定组件包括绝缘基体和导电碳膜层，绝缘基体为圆环形，导电碳膜层为具有缺口的圆弧形，粘附于绝缘基体表面；导电碳膜层圆弧形两端分别装有正电极和负电极，所述绝缘基体上对应导电碳膜层的圆弧形缺口位置装有信号输出极，信号输出极上焊接有V形铜探针；所述旋转组件包括绝缘环、铜环和电刷，绝缘环和铜环均为圆环形，所述铜环嵌套于绝缘环外圆周，铜环上装有电刷；使用时，所述固定组件和旋转组件顺序套在同一旋转轴上，旋转组件通过螺钉和旋转轴连接，随旋转轴旋转；固定组件的绝缘基体圆环与所述旋转轴之间存在转动间隙，旋转组件的电刷与固定组件的导电碳膜层滑动接触；固定组件的V形铜探针夹持旋转组件的铜环。
2. 如权利要求l所述的角位移传感器，其特征在于所述绝缘基体材料为石英粉或玻璃纤维；所述绝缘环材料为环氧树脂；所述电刷材料 为铜片镀银。
专利摘要一种角位移传感器，属于测量旋转角度的传感器，解决现有旋转式电位器角度测量难于安装的问题。本实用新型包括固定组件和旋转组件，固定组件包括绝缘基体和导电碳膜层，具有缺口的圆弧形导电碳膜层粘附于圆环形绝缘基体表面；导电碳膜层圆弧形两端分别装有正电极和负电极，所述绝缘基体上对应导电碳膜层的圆弧形缺口位置装有信号输出极，信号输出极上焊接有V形铜探针；旋转组件包括绝缘环、铜环和电刷，所述铜环嵌套于绝缘环外圆周，铜环上装有电刷。本实用新型结构简单紧凑，可以直接套在旋转轴上，无需额外专用传感器安装盒，能在高压液压油中工作，特别适用于水下机器人、水下工程机械及其他水下装备的关节旋转角度测量。
文档编号G01B7/30GK201522259SQ20092021875
公开日2010年7月7日 申请日期2009年10月27日 优先权日2009年10月27日
发明者向先波, 吴金波, 唐国元, 徐国华, 徐筱龙, 肖治琥 申请人:华中科技大学