专利名称：一种绝对式多圈转动角度的检测装置的制作方法
技术领域：
本实用涉及检测转动角度技术领域，特别涉及一种绝对式多圈转动角度的检测
>J-U ρ α装直。
背景技术：
目前转动角度的检测装置应用于多种行业，尤其在电机转动角度检测，工业旋钮位置检测以及汽车行业探测汽车方向盘转动的角度等。但是目前的技术方案仍具有以下缺陷一种情况是如专利CN1090315C中披露了一种检测一个可转动多余360度之物体转角。该方案是通过两个分别于主齿轮外啮合的从动齿轮的相对关系与各自的转动角度来实现·的。计算过程中2个从动齿轮的误差均被引入参与计算，从性能角度分析转动角度的精度、分辨率、零点漂移以及非线性的波动会比较严重。因为算法复杂，系统的稳定性不但取决于传感器还依赖于其他数模转换，单片机累加器等单元的稳定性。除此之外对最终用户的使用环境于安装有一定要求，产生错误的概率相对较高。第二种情况是通过一种使用光电原理或霍尔原理实现两个脉冲信号输出，通过脉冲相位关系得出转动角度。该重装置及检测方法从输出信号上无法进行零点的标示记录，每次必须上电恢复工作后由用户系统重新进行零点辨识。此外其检测装置的分辨率取决于单个脉冲周期对应的转动角度，脉冲的个数需要在360度范围内均匀分布，每个脉冲对应的孔或齿在360度范围内的机械分布是有限的，安装环境狭小，尺寸有限，因此该检测装置的最高分辨率只能达到O. 5度。当转动角度小于分辨率时，无有效角度输出，且转动方向是由两个脉冲的先后顺序决定的，因此转动方向无法识别。该类角度检测装置还易造成脉冲丢失的现象，使得最终无正确的转动角度输出。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种绝对式多圈转动角度的检测装置，可以有效提高多圈角度检测的分辨率，使得输出的角度信号直接为绝对角度，提高输出角度的可靠性和稳定性。为解决上述问题，本实用新型涉及一种绝对式多圈转动角度的检测装置，包括壳体、盖板、旋转轴，旋转轴置于壳体中，旋转轴上固定有主齿轮，主齿轮与旋转轴之间无相对旋转与轴向运动，从动齿轮包括从动大齿轮和从动小齿轮，主齿轮与从动大齿轮外啮合，从动大齿轮的齿数少于主齿轮，因此从动大齿轮的角度经放大提高了检测装置的分辨率，减小整个检测装置的尺寸。从动齿轮上设有使旋转轴多圈转动减速到圈数齿轮且圈数齿轮只旋转一圈的二级减速装置，将转动速度分两步进行减速。在从动齿轮和圈数齿轮上均设有轴承，轴承内均固定有磁铁，两磁铁分别与从动齿轮和圈数齿轮相对固定，轴承上边缘与PCB板相贴合，固定于PCB板上的角度感应芯片位于磁铁上方，角度感应芯片与磁铁上表面相隔固定距离。当磁铁旋转时，其表面上方的磁场方向也随之旋转。位于磁铁上方的角度感应芯片感应到磁场方向的变化，输出磁场方向变化的角度值。该角度值即为磁铁转动的角度值，同时该角度值即为齿轮转动的角度。此种角度感应芯片可以是磁阻式、霍尔式。根据角度感应芯片检测所得的从动齿轮和圈数齿轮转动的角度，经系统运算输出需检测的旋转轴旋转过的绝对角度。盖板固定于壳体上，壳体与盖板配合固定PCB板位置。一方面由于PCB板对齿轮的压紧，另一方面因壳体对齿轮的支撑，因此有效地保证了从动齿轮、圈数齿轮、传动齿轮的相对位置固定不变，有助于提高检测精度。优选地，二级减速装置可以包括中间过渡齿轮和圈数齿轮，中间过渡齿轮包括中间过渡大齿轮和中间过渡小齿轮，中间过渡大齿轮于从动小齿轮外啮合，中间过渡小齿轮与圈数齿轮外啮合。优选地，二级减速装置可以包括齿轮齿条和圈数齿轮，齿轮齿条包含上下两层齿轮，分别为大齿轮和小齿轮，其中大齿轮与从动小齿轮外啮合，小齿轮与圈数齿轮外啮合。优选地,二级减速装置即为圈数齿轮,从动小齿轮与圈数齿轮内啮合。优选地，壳体上设有轴承套，主齿轮、从动齿轮、中间过度齿轮、圈数齿轮均固定于 轴承套中。壳体内设有肋板，盖板上也设有肋板。盖板固定于壳体上且设有肋板一面朝向壳体内部。PCB板在壳体中受到壳体内肋板与盖板上肋板两面夹紧，以保证其与从动齿轮与圈数齿轮的轴承上边缘相贴合，从而保证固定于PCB板上的角度感应芯片与轴承内磁铁上表面相隔固定距离。优选地，主齿轮上还设有阶梯结构，该阶梯结构在主齿轮与检测装置壳体装配时与壳体接触，在主齿轮与壳体间架起一定高度，避免主齿轮在旋转过程中与壳体产生摩擦。优选地，磁铁的冲磁方向为径向，仅有一对N/S磁极,磁铁轴向末端为凸台结构。该结构在不影响内部磁力线分布的情况下，使磁铁不会在从动齿轮和圈数齿轮内发生轴向攒动和旋转窜动，位置固定。优选地,角度感应芯片与磁铁上表面相隔的固定距离在O. 2mm至3mm之间。该固定距离过小则所处位置磁场过强，固定距离过大则所处位置磁场强度过低，可能导致角度感应芯片无法工作。优选地，角度感应芯片输出的角度范围为O度到360度。与现有技术相比，本实用新型的优点是(I)本实用新型提出了一种高精度和高分辨率的绝对式多圈转动角度的检测装置，应用该装置，检测所得的转动角度分辨率可达到O. 007度，且该最终输出的角度精度仅依赖于从动齿轮的精度。随着分辨率与精度的提高，装置的非线性与重复上电时零点的重复性均大幅度提高。(2)本实用新型提出的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，在断电时转动的角度值不需要存储，重新上电后输出的仍然是当前的绝对转动角度，便于用户使用。(3)本实用新型提出的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，提高了输出角度的可靠性和稳定性。
结合以下附图，具体说明本实用新型的技术方案图I显示了本实用新型实施例I壳体内部的正面结构图；图2显示了本实用新型实施例I壳体内部的背面结构图；[0020]图3显示了本实用新型实施例I壳体结构图；图4显示了本实用新型实施例I结构示意图；图5显示了本实用新型实施例2壳体内部的结构示意图；图6显示了本实用新型实施例3壳体内部的结构示意具体实施方式
实施例I如图I、图2、图3、图4所示，本实用新型所涉及的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，包括壳体I、盖板2、旋转轴3，旋转轴3置于壳体I内，旋转轴3上固定有主齿轮4，主 齿轮4上还设有阶梯结构41,主齿轮4与齿数比其小的从动齿轮5啮合,从动齿轮5包括从动大齿轮51和从动小齿轮52，主齿轮4与从动大齿轮51外啮合，从动齿轮5上连接有二级减速装置，该二级减速装置包括圈数齿轮61和中间过渡齿轮62,中间过渡齿轮62包括中间过渡大齿轮621和中间过渡小齿轮622，中间过渡大齿轮621与从动小齿轮52外啮合，从动小齿轮52齿数小于中间过渡大齿轮621齿数，将转动速度进行第一步减速。中间过渡小齿轮622与圈数齿轮61外啮合,中间过渡小齿轮622齿数小于圈数齿轮61齿数,将转动速度进行第二步减速。旋转轴3多圈转动减速到圈数齿轮61，且圈数齿轮61只旋转一圈。在从动齿轮5和圈数齿轮61上均设有轴承8，在轴承8内均设有磁铁9。磁铁9的冲磁方向为径向，仅有一对N/S磁极,磁铁9轴向末端为凸台结构。两磁铁9分别与从动齿轮5和圈数齿轮61相对固定，固定于PCB板10上的角度感应芯片7位于磁铁9上方，角度感应芯片7输出的角度范围在O度到360度之间。角度感应芯片7与磁铁9上表面相隔固定距离，该固定距离在O. 2mm至3mm之间。当磁铁9旋转时,其表面上方的磁场方向也随之旋转。位于磁铁9上方的角度感应芯片7感应到磁场方向的变化，输出磁场方向变化的角度值。该角度值即为磁铁转动的角度值，同时该角度即为从动齿轮5和圈数齿轮61转动的角度。壳体I内设有轴承套11，主齿轮4、从动齿轮5、中间过度齿轮62、圈数齿轮61均固定于轴承套11中。壳体I内设有肋板，盖板2上也设有肋板。盖板2固定于壳体I上且设有肋板一面朝向壳体I内部。PCB板10在壳体I内受到壳体内肋板与盖板上肋板两面夹紧，以保证其与从动齿轮5与圈数齿轮61的轴承上边缘相贴合，从而保证固定于PCB板10上的角度感应芯片7与轴承内磁铁9上表面相隔固定距离。实施例2如图5所示，与实施例I不同的是，本实用新型所涉及的一种绝对式多圈转动角度的检测装置的二级减速装置6包括圈数齿轮61和齿轮齿条63，齿轮齿条63包含上下两层齿轮，分别为大齿轮631和小齿轮632，其中大齿轮631与从动小齿轮52外啮合，从动小齿轮52齿数小于大齿轮631齿数，将转动速度进行第一步减速。小齿轮632与圈数齿轮61外啮合，小齿轮632齿数小于圈数齿轮61齿数，将转动速度进行第二步减速。旋转轴多圈转动减速到圈数齿轮61且圈数齿轮61只旋转一圈。实施例3如图6所示，与实施例I不同的是本实用新型所涉及的一种绝对式多圈转动角度的检测装置的二级减速装置6为圈数齿轮61，从动小齿轮52与圈数齿轮61内啮合。从动小齿轮52齿数小于圈数齿轮61齿数。旋转轴多圈转动减速到圈数齿轮61，且圈数齿轮61只
旋转一圈。
权利要求1.一种绝对式多圈转动角度的检测装置，包括壳体，盖板，旋转轴，旋转轴置于壳体内，其特征在于旋转轴上固定有主齿轮，主齿轮与齿数比其小的从动齿轮啮合，从动齿轮包括从动大齿轮和从动小齿轮，主齿轮与从动大齿轮外啮合，从动齿轮上连接有使旋转轴多圈转动减速到圈数齿轮且圈数齿轮只旋转一圈的二级减速装置，在从动齿轮和圈数齿轮上均设有轴承，轴承内均设有磁铁，两磁铁分别与从动齿轮和圈数齿轮相对固定，轴承上边缘与PCB板相贴合，固定于PCB板上的角度感应芯片位于磁铁上方，角度感应芯片与磁铁上表面相隔固定距离，盖板固定于壳体上，壳体与盖板配合固定PCB板位置。
2.根据权利要求I所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述的二级减速装置包括中间过渡齿轮和圈数齿轮，中间过渡齿轮包括中间过渡大齿轮和中间过渡小齿轮，中间过渡大齿轮与从动小齿轮外啮合，中间过渡小齿轮与圈数齿轮外啮合。
3.根据权利要求I所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述的二级减速装置为齿轮齿条和圈数齿轮，齿轮齿条包含上下两层齿轮，分别为大齿轮和小齿轮，其中大齿轮与从动小齿轮外啮合，小齿轮与圈数齿轮外啮合。
4.根据权利要求I所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述的二级减速装置为圈数齿轮，从动小齿轮与圈数齿轮内啮合。
5.根据权利要求I或2所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述的壳体内设有轴承套，主齿轮、从动齿轮、中间过度齿轮、圈数齿轮均固定于轴承套中，壳体内设有肋板，盖板上也设有肋板，盖板设有肋板一面朝向壳体内部。
6.根据权利要求I所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述的主齿轮上还设有阶梯结构。
7.根据权利要求I所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述磁铁的冲磁方向为径向，仅有一对N/S磁极,磁铁轴向末端为凸台结构。
8.根据权利要求I所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述的角度感应芯片与磁铁上表面相隔的固定距离在O. 2mm至3mm之间。
9.根据权利要求I所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述的角度感应芯片输出的角度范围为O度-360度。
专利摘要本实用新型提供一种绝对式多圈转动角度的检测装置，包括壳体，盖板，旋转轴，旋转轴置于壳体内，旋转轴上固定有主齿轮，主齿轮与齿数比其小的从动齿轮啮合，从动齿轮包括从动大齿轮和从动小齿轮，主齿轮与从动大齿轮外啮合，从动齿轮上连接有使旋转轴多圈转动减速到圈数齿轮且圈数齿轮只旋转一圈的二级减速装置，在从动齿轮和圈数齿轮上均设有轴承，轴承内均设有磁铁，两磁铁分别与从动齿轮和圈数齿轮相对固定，轴承上边缘与PCB板相贴合，固定于PCB板上的角度感应芯片位于磁铁上方，角度感应芯片与磁铁上表面相隔固定距离，盖板固定于壳体上，壳体与盖板配合固定PCB板位置。该装置检测所得的转动角度分辨率高，且所得的转动角度可靠性和稳定性高。
文档编号G01B7/30GK202709991SQ20122033284
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者周良杰, 陶潇, 任志远, 吴锁平, 毛靖, 陈箭, 蔡旭东, 汤江平 申请人:万向钱潮(上海)汽车系统有限公司, 万向集团公司