本实用新型涉及转轴运动参数测量设备技术领域，尤其涉及一种转轴角度及速度测量装置。
背景技术：
旋转机构(机床、发动机等)角度、速度的测量对其后续的控制系统有关键作用。光电编码器本身具有精度高、非接触特点得到广泛应用，但由于光电编码器对恶劣环境适应性不强，因此近年来磁旋转编码器发展起来。如图1所示，现有技术中的磁旋转编码器一般由磁阻传感器(隧道磁阻、巨磁阻等原理，常用4-12个电阻组成的2～3个电桥封装成为集成电路芯片)、正/余弦信号插值、自校正驱动器组成。三个由磁敏电阻组成的电桥分别输出SIN+、SIN-、COS+、COS-、ZERO+、ZERO-6路信号给正/余弦信号插值、自校正驱动器，由其输出控制系统所需的ABZ信号或UVW信号。
如图2所示，现有技术中的转轴角度及速度测量装置通常采用在PCB电路板01的上端面设置集成有多个磁阻传感器的芯片02，并在PCB电路板01的下端面，每个所述芯片02的正下方设置一块永磁铁03,借助永磁铁03形成的固定磁场，利用集成有多个磁阻传感器的芯片02感应磁场被切割后产生的变化情况，对旋转机构(机床、发动机等)角度、速度实现测量。现有技术中基于上述结构的转轴角度及速度测量装置由于永磁铁的安装位置会存在细微的差异，致使装配完成后的集成有多个磁阻传感器的芯片的感应灵敏度参差不齐，部分产品甚至存在检测精度偏低的技术问题。
因此，提供一种转轴角度及速度测量装置，用于解决上述技术问题中的至少一种，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种转轴角度及速度测量装置，通过改进永磁铁与PCB电路板间的连接关系，解决现有转轴角度及速度测量装置检测精度参差不齐的问题。
为了实现上述目的：一方面，本实用新型提供一种转轴角度及速度测量装置，包括：永磁铁和集成有磁阻传感器的芯片，还包括PCB电路板，所述PCB电路板的上端面以电连接的方式设置有多块所述芯片；所述PCB电路板的下端面设置有多个外形与所述永磁铁相适配的沉孔；每个所述沉孔的轴线均分别经过一个所述芯片的形心；所述永磁铁通过所述沉孔与所述PCB电路板紧固连接。
优选地，所述永磁铁通过多片厚度为0.01mm的双面胶膜与所述沉孔紧固连接。
优选地，所述沉孔的孔底固定设置有厚度为0.01mm的铁片，所述永磁铁靠磁吸力与所述沉孔紧固连接。
优选地，还包括多片厚度为0.01mm的铁质垫片；所述永磁铁靠磁吸力与多片所述铁质垫片吸附后与所述沉孔紧固连接。
优选地，所述永磁铁通过胶液与所述沉孔紧固连接。
优选地，所述沉孔与所述永磁铁以螺纹连接的方式紧固连接。
优选地，还包括螺纹套筒，所述螺纹套筒的内孔外形与所述永磁铁的外形相适配，并与所述永磁铁紧固连接，所述螺纹套筒的外螺纹与所述沉孔的外壁螺纹连接。
本实用新型所提供的转轴角度及速度测量装置，通过改进永磁铁和PCB电路板间的连接关系，能够大幅提升转轴角度及速度测量装置的检测灵敏度。其中，集成有磁阻传感器的芯片在电桥输出信号的平衡及信号幅值方面均得到了更进一步的改进，对转轴角度及速度的测量精度及灵敏度均得到显著的提高。改进后的转轴角度及速度测量装置，永磁铁与PCB电路板间的装配将更为容易实现，装配后永磁铁与芯片间的对中性更佳，位于同一PCB电路板上的多个集成有磁阻传感器的芯片彼此间输出信号在灵敏度差异性方面将更为微小，进而获得的同批次转轴角度及速度测量装置产品在工作性能方面将更加趋于稳定均衡。
进一步地，由于位于同一PCB电路板上，多个芯片分别与PCB电路板电连接时，难以做到芯片与PCB电路板间的距离均相同，致使按相同装配方式设置永磁铁后，各芯片在信号输出方面依然存在输出精度上的细微差异，本实用新型采用多片厚度为0.01mm的双面胶膜来实现永磁铁与沉孔间的紧固连接，通过控制双面胶膜的叠放片数达到调节永磁铁与芯片间的间隔距离的技术效果。装配时，选择采用2片或3片双面胶膜的芯片作为测量基准，调节其余沉孔内需要叠放的双面胶膜的片数，进而达到微调各芯片在信号输出方面一致性的技术效果。采用上述结构后，制得的转轴角度及速度测量装置在工作稳定性方面远优于未调节前，能够更进一步提升产品的工作性能。
进一步地，鉴于永磁铁在使用一段时间后磁场强度会逐渐减弱，致使转轴角度及速度测量装置的测量精度收到影响，固定设置在沉孔孔底的铁片，为采用自吸连接的方式固定磁铁提供结构保障，有助于达到方便更换永磁铁的技术效果，改进后的转轴角度及速度测量装置，能够通过定期更换永磁铁的操作方式达到长期维持转轴角度及速度测量装置高测量精度的技术效果，为将转轴角度及速度测量装置应用在高精密仪器内提供必要的结构保障。
进一步地，为转轴角度及速度测量装置更进一步设置的厚度为0.01mm的铁质垫片，用于调节永磁铁与芯片间的装配间距，能够达到和采用上述双面胶膜相类似的技术效果。
进一步地，对于测量精度要求不高的加工设备，采用胶液将永磁铁与沉孔紧固连接既能充分满足相应的使用需求。采用胶液紧固的连接方式具有经济及操作简单的技术优势，能够满足高速量产的作业需求。
进一步地，将沉孔与永磁铁以螺纹连接的方式紧固连接，可达到通过旋转永磁铁的调节方式达到微调永磁铁与芯片间间距的技术效果。采用该结构后，永磁铁的装配及位置调节将变得更为容易，能够大幅提高转轴角度及速度测量装置的生产效率。
进一步地，考虑到永磁铁的结构强度加工出螺纹后螺纹容易磨损，进而在经历频繁拆装后使用寿命会进一步受限，致使本发明采用在永磁铁的外壁进一步套接螺纹套筒的方式来解决上述技术问题，采用螺纹套筒后，不仅能够达到上述方便微调永磁铁与芯片间间距的技术效果，还能进一步达到提升永磁铁使用寿命，及方便更换磁场衰减的永磁铁的技术效果。
附图说明
图1为现有技术中磁旋转编码器的电路结构示意图；
图2为现有技术中的转轴角度及速度测量装置的结构示意图；
图3为本实用新型实施例1中转轴角度及速度测量装置的结构示意图；
图4为图3中PCB电路板的主视剖视图；
图5为本实用新型实施例1中永磁铁与沉孔间连接方式的改进结构示意图；
图6为本实用新型实施例2中永磁铁与沉孔间连接方式的改进结构示意图；
图7为本实用新型实施例3中永磁铁与沉孔间连接方式的改进结构示意图；
图8为图7中所示结构的另一种改进结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
请参考图3和图4，图3为本实用新型所提供的转轴角度及速度测量装置的结构示意图，图4为图3中PCB电路板的主视剖视图。在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的转轴角度及速度测量装置的结构包括：永磁铁100和集成有磁阻传感器的芯片200，还包括PCB电路板300，所述PCB电路板300的上端面以电连接的方式设置有多块所述芯片200；所述PCB电路板300的下端面设置有多个外形与所述永磁铁100相适配的沉孔310；每个所述沉孔310的轴线均分别经过一个所述芯片200的形心；所述永磁铁100通过所述沉孔310与所述PCB电路板300紧固连接。
本实用新型所提供的转轴角度及速度测量装置，通过改进永磁铁和PCB电路板间的连接关系，能够大幅提升转轴角度及速度测量装置的检测灵敏度。其中，集成有磁阻传感器的芯片在电桥输出信号的平衡及信号幅值方面均得到了更进一步的改进，对转轴角度及速度的测量精度及灵敏度均得到显著的提高。改进后的转轴角度及速度测量装置，永磁铁与PCB电路板间的装配将更为容易实现，装配后永磁铁与芯片间的对中性更佳，位于同一PCB电路板上的多个集成有磁阻传感器的芯片彼此间输出信号在灵敏度差异性方面将更为微小，进而获得的同批次转轴角度及速度测量装置产品在工作性能方面将更加趋于稳定均衡。
进一步地，如图5所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述永磁铁100通过多片厚度为0.01mm的双面胶膜400与所述沉孔310紧固连接。由于位于同一PCB电路板300上，多个芯片200分别与PCB电路板300电连接时，难以做到芯片200与PCB电路板300间的距离均相同，致使按相同装配方式设置永磁铁100后，各芯片200在信号输出方面依然存在输出精度上的细微差异。本实用新型采用多片厚度为0.01mm的双面胶膜来实现永磁铁与沉孔间的紧固连接，通过控制双面胶膜的叠放片数达到调节永磁铁与芯片间的间隔距离的技术效果。装配时，选择采用2片或3片双面胶膜的芯片作为测量基准，调节其余沉孔内需要叠放的双面胶膜的片数，进而达到微调各芯片在信号输出方面一致性的技术效果。采用上述结构后，制得的转轴角度及速度测量装置在工作稳定性方面远优于未调节前，能够更进一步提升产品的工作性能。
进一步地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述永磁铁通过胶液与所述沉孔紧固连接。对于测量精度要求不高的加工设备，采用胶液将永磁铁与沉孔紧固连接既能充分满足相应的使用需求。采用胶液紧固的连接方式具有经济及操作简单的技术优势，能够满足高速量产的作业需求。
实施例2：
请参考图6，图6为本实施例中所提供的结构示意图；基于上述图示结构，所述沉孔310的孔底固定设置有厚度为0.01mm的铁片500，所述永磁铁100靠磁吸力与所述沉孔310紧固连接。鉴于永磁铁在使用一段时间后磁场强度会逐渐减弱，致使转轴角度及速度测量装置的测量精度收到影响，固定设置在沉孔孔底的铁片，为采用自吸连接的方式固定磁铁提供结构保障，有助于达到方便更换永磁铁的技术效果，改进后的转轴角度及速度测量装置，能够通过定期更换永磁铁的操作方式达到长期维持转轴角度及速度测量装置高测量精度的技术效果，为将转轴角度及速度测量装置应用在高精密仪器内提供必要的结构保障。
进一步地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，还包括多片厚度为0.01mm的铁质垫片；所述永磁铁靠磁吸力与多片所述铁质垫片吸附后与所述沉孔紧固连接。为转轴角度及速度测量装置更进一步设置的厚度为0.01mm的铁质垫片，用于调节永磁铁与芯片间的装配间距，能够达到和采用实施例1中所述双面胶膜相类似的技术效果。
实施例3：
请参考图7，图7为本实施例中所提供的结构示意图；基于上述图示结构，所述沉孔310与所述永磁铁100以螺纹连接的方式紧固连接。将沉孔与永磁铁以螺纹连接的方式紧固连接，可达到通过旋转永磁铁的调节方式达到微调永磁铁与芯片间间距的技术效果。采用该结构后，永磁铁的装配及位置调节将变得更为容易，能够大幅提高转轴角度及速度测量装置的生产效率。
进一步地，如图8所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，还包括螺纹套筒110，所述螺纹套筒110的内孔外形与所述永磁铁100的外形相适配，并与所述永磁铁100紧固连接，所述螺纹套筒110的外螺纹与所述沉孔的外壁螺纹连接。考虑到永磁铁的结构强度加工出螺纹后螺纹容易磨损，进而在经历频繁拆装后使用寿命会进一步受限，致使本发明采用在永磁铁的外壁进一步套接螺纹套筒的方式来解决上述技术问题，采用螺纹套筒后，不仅能够达到上述方便微调永磁铁与芯片间间距的技术效果，还能进一步达到提升永磁铁使用寿命，及方便更换磁场衰减的永磁铁的技术效果。
采用上述结构方案后获得的磁旋转编码器的输出正弦信号电压调平效果如下：
电桥的正弦输出中，正弦正(SIN+)和正弦负(SIN-))信号的偏移电压V1和V2的值均位于驱动器允许的输入范围，整个系统能够输出正确的转速及角度信号，能够有效解决现有技术中磁阻传感器在高转速状态下由于输出信号减弱，达不到自动校正驱动器所要求的信号品质的问题，以及由各因素引起的各电桥两路输出信号常数项超出驱动器允许的范围这一问题。
上述各实施例仅是本实用新型的优选实施方式，在本技术领域内，凡是基于本实用新型技术方案上的变化和改进，不应排除在本实用新型的保护范围之外。