专利名称：光电角度差转向力矩传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传感器领域，具体涉及一种光电角度差转向力矩传感器。
背景技术：
瑞士的莱卡地球系统公开股份有限公司申请的专利号为CN200780030656. 6，名称为“光电角度传感器和确定围绕轴的转动角度的方法”的发明专利，其中光电角度传感器包括能够围绕所述轴转动的圆盘。圆盘包括基本上覆盖整个表面的编码；平面光敏探测器；用于在所述探测器上生成所述编码的可评估图像的装置；用于确定转动角度的存储和评估部件。探测器上生成所述编码的基本上完整，尤其是整个图像。通过应用参数变化的统计学比较法，根据参数化的电子参考图案和所述图像来确定转动角度，其中，所述参数化的电子参考图案是由所述存储和评估部件提供的。该方案解决码载体的直径被降低的情况下，也能够精确确定转动角度的问题。申请人:杨雷于2010年1月25日申请的力矩传感器，包括内磁环、外磁环和霍尔元件；内磁环与所述外磁环分别固定在电动自行车的主动轮和连接从动轮的链轮连接座上， 且两者在空载时磁场同步；霍尔元件安装在电器支撑座上用于产生与内磁环、外磁环产生磁场相对应的方波信号，通过判断方波信号是否发生相位差，控制驱动电机是否助力，电机助力的大小随着加载大小连续变化，以解决助力困难的技术问题。以上两个专利所公开的技术方案较为单一，仅仅实现各自的功能，从而导致形成的方案有一定的局限性，难以采用光电角度技术角度差的方式准确检测出转轴的转向力矩的问题。
发明内容为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种光电角度差转向力矩传感器。本实用新型提供的光电角度差转向力矩传感器包括转向转动壳体，穿过转向转动壳体的带扭杆的转向轴，设置于转向轴上的带条码的编码盘，接收编码盘输出的编码信号的传感器模块。上述传感器模块包括印刷电路板，设置于印刷电路板上的第一 LED灯，第二 LED灯以及光学专用集成电路；上述光学专用集成电路设置于第一 LED灯和第二 LED灯之间。上述第一 LED灯和第二 LED灯的下端分别设置有第一光控元件和第二光控元件；上述第一光控元件和第二光控元件之间设置有透镜。本实用新型具有以下优点1、在同一系统内可同时测量转轴的转角；2、对扭杆中作很少的变化，即可准确测出其转向力矩。3、传感器还可以做成接插式，从而使检测和安装更为方便。说明书附图[0016]
图1为本实用新型的结构图；图2为本实用新型的游标原理图。附图标记说明向转动壳体1 ；转向轴2 ；编码盘3 ；传感器模块4 ；印刷电路板5 ；第一 LED灯6 ；第二 LED灯7 ；光学专用集成电路8 ；第一光控元件9 ；第二光控元件10 ；设置有透镜11。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供的光电角度差转向力矩传感器，为保证足够的测量精度，需要精密的轴承结构和圆周方向上有精确的增量分度或角度分度，故采用磁或光的测量方法进行测量，提供的该传感器主要包括转向转动壳体1，穿过转向转动壳体1的带扭杆的转向轴2，设置于转向轴2上的带条码的编码盘3，接收编码盘3输出的编码信号的传感器模块4。传感器模块4包括印刷电路板5，设置于印刷电路板5上的第一 LED灯6，第二 LED灯7以及光学专用集成电路8 ；光学专用集成电路8设置于第一 LED灯6和第二 LED 灯7之间。第一 LED灯6和第二 LED灯7的下端分别设置有第一光控元件9和第二光控元件10 ；第一光控元件9和第二光控元件10之间设置有透镜11。此种高精度的角度测量传感器，主要采用游标原理用正旋状的轨迹在轴的圆周做记号。一系列N周期的数通过圆周上的轨迹。与单纯的增量轨迹不同，这种增量轨迹在相同的周期数时分辨率只是圆周的1/ N-正弦状的信号结构利用反正弦函数，在理论上可在正弦周期内达到任意精细的圆周分辨率。如果知道N个同类周期中的哪一个周期时，则就可利用这个精细的圆周分辨率。只要在圆周上还刻有另一个较低的、在圆周上只通过N-I个正弦周期的频率，就能容易地确定它的单一性。虽然转角测量的两个信号没有提供单一性的信号，但可以从这两个信号间的相位差Δρ作出结论现在处在那个正弦周期。两个信号的过程差在整个圆周的360°上是线性变化的，如图2所示，是N= 10时的实施例。如果两信号的相位差，如在36°和72° 之间，则它就单一地处于第二个正弦周期。如果两信号的相位差在216°和252°之间，则它就单一地处于第6个正弦周期。只要技术人员将要测定的、但不是单一的精细相位角炉在第一种情况加36°，在第二种情况加216°就可精确地得到测量的角Φ。图2中，在轴的圆周上刻有两个不同轨道频率和f2 = 0. Qf1,的正弦轨迹。该图上表示的实施例中， 在整个圆周上，一个是10个正弦周期通过一个轨迹，令一个是只有9个正弦周期通过一个轨迹。为精确地分辨各个信号周期，实际上并不使用正弦函数，因为必须保证一个不变的、 标准化的信号幅度。除正弦状的记号外，还在圆周上还刻有另一个余弦状的轨迹。余弦状的轨迹比正弦状轨迹相位滞后90°。由于空间相邻近，两个轨迹测定到相同的幅值Y，这样在正弦周期内的相位角可用于信号u无关的两个单独信号U1和U2的反正切函数得出， 即冲二已1"(^&11(111/112)，式中，111=/.3化炉，112=/.(03炉。为得到精确的、单一的转角Φ， 本实用新型提供的角度差转向力矩传感器总共需要4个轨迹，图1中表示转向扭矩传感器和转向角度传感器，为测量两个转角小工和Φ2，总共要8个轨迹。这两个转角可用光电读出。传感器在360°范围内的角度精度为1°，角度分辨率为0.0055°，转角差在测量范围士9° 时为 0. 004°。
权利要求1.一种光电角度差转向力矩传感器，包括转向转动壳体，其特征在于还包括穿过转向转动壳体的带扭杆的转向轴，设置于转向轴上的带条码的编码盘，接收编码盘输出的编码信号的传感器模块。
2.根据权利要求1所述的光电角度差转向力矩传感器，其特征在于所述传感器模块包括印刷电路板，设置于印刷电路板上的第一 LED灯，第二 LED灯以及光学专用集成电路。
3.根据权利要求1所述的光电角度差转向力矩传感器，其特征在于所述光学专用集成电路设置于第一 LED灯和第二 LED灯之间。
4.根据权利要求3所述的光电角度差转向力矩传感器，其特征在于所述第一LED灯和第二 LED灯的下端分别设置有第一光控元件和第二光控元件。
5.根据权利要求3所述的光电角度差转向力矩传感器，其特征在于所述第一光控元件和第二光控元件之间设置有透镜。
专利摘要本实用新型提供的光电角度差转向力矩传感器包括转向转动壳体，穿过转向转动壳体的带扭杆的转向轴，设置于转向轴上的带条码的编码盘，接收编码盘输出的编码信号的传感器模块。解决了两个专利所公开的技术方案较为单一，仅仅实现各自的功能，从而导致形成的方案有一定的局限性，难以采用光电角度技术角度差的方式准确检测出转轴的转向力矩的问题。在同一系统内可同时测量转轴的转角；对扭杆中作很少的变化，即可准确测出其转向力矩；其中传感器还可以做成接插式，从而使检测和安装更为方便。
文档编号G01L3/00GK202229865SQ20112002719
公开日2012年5月23日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者徐宗保 申请人:徐宗保