一种角位移传感器、遥控器和工程车辆的制作方法

1.本技术涉及电子元件技术领域，具体涉及一种角位移传感器、遥控器和工程车辆。


背景技术：

2.在实际的工程场景中，越来越多的工程车辆，比如泵车以及消防车等，采用的远程控制技术，通过遥控器对工程车辆进行操作控制，遥控器上设有摇杆，目前，小型线性摇杆的内置角位移传感器包括霍尔型与电阻型，在安全性要求较高以及功耗要求较低的工况条件下，电阻型角位移传感器更具有明显优势，但电阻型角位移传感器属于接触型传感器，在检测过程中存在使用寿命短和稳定性不足的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供了一种角位移传感器、遥控器和工程车辆，解决了角位移传感器使用寿命短和稳定性不足的问题。
4.本技术一实施例提供的一种角位移传感器包括：电路板，包括分布在所述电路板第一表面上的第一电阻层、第一导电层、第二电阻层以及第二导电层；其中，所述第二电阻层包括整体连续的第一电阻；第一电刷，两端分别与所述第一电阻层和所述第一导电层连接，并在所述第一电阻层和所述第一导电层上滑动，以调整第一输出信号；第二电刷，两端分别与所述第一电阻和所述第二导电层连接，并在所述第一电阻和所述第二导电层上与所述第一电刷同步滑动，以调整第二输出信号，其中，通过动力部件带动所述第一电刷或/和所述第二电刷同步滑动；第一输出信号端，连接所述第一导电层，用于输出所述第一输出信号；以及第二输出信号端，连接所述第二导电层，用于输出所述第二输出信号。
5.在本技术一实施例中，所述第一电阻层包括：第一导电部、第二电阻和第三电阻，其中，所述第一导电部的两端分别与所述第二电阻和所述第三电阻连接；其中，所述电路板进一步包括：电源输入端和接地端；所述第一电阻层的两端分别与所述电源输入端连接，所述接地端与所述第一导电部连接；所述第二电阻层的一端与所述电源输入端连接，所述第二电阻层的另一端与所述接地端电连接。
6.在本技术一实施例中，所述第二电阻层进一步包括：第一导电端，连接在所述第一电阻的一端部，所述第一导电端位于所述动力部件转动范围的中心轴线的一侧，所述第一导电端用于连接所述电源输入端；以及第二导电端，连接在所述第一电阻的另一端部，所述第二导电端位于所述动力部件转动范围的中心轴线的另一侧，所述第二导电端用于连接所述接地端。
7.在本技术一实施例中，所述第二导电端通过设置在所述电路板第二表面的第一走线与所述接地端电连接，其中所述第二表面与所述第一表面相对；和/或，所述电路板包括：第一输出端，通过设置在所述第二表面的第二走线与所述第一输出信号端电连接；以及第二输出端，通过设置在所述第二表面的第三走线与所述第二输出信号端电连接。
8.在本技术一实施例中，所述第一电阻层在所述电路板上的投影为第一圆弧形，所
述第一导电层在所述电路板上的投影为第二圆弧形，所述第二电阻层在所述电路板上的投影为第三圆弧形，所述第二导电层在所述电路板上的投影为第四圆弧形。
9.在本技术一实施例中，所述第一圆弧形、所述第二圆弧形、所述第三圆弧形以及所述第四圆弧形都是以所述动力部件的转动中心为圆心的同心圆弧形。
10.在本技术一实施例中，所述第一圆弧形与所述第三圆弧形位于所述动力部件转动范围的中心轴线的同一侧的端部相对所述圆心偏转的角度相同。
11.在本技术一实施例中，所述第一电刷与所述第一电阻层和所述第一导电层接触的端部设置为圆弧面，所述第二电刷与所述第二电阻层和所述第二导电层接触的端部设置为圆弧面。
12.根据本技术的另一个方面，本技术的实施例提供了一种遥控器，包括：如上任一实施例所述的角位移传感器，以及摇杆，用于带动所述角位移传感器的所述动力部件转动。
13.根据本技术的另一个方面，本技术的实施例提供了一种工程车辆，包括：执行机构，用于根据遥控指令执行相应的动作；遥控装置，用于向所述执行机构发送所述遥控指令，包括：如上任一实施例所述的角位移传感器，以及摇杆，用于带动所述角位移传感器的所述动力部件转动。
14.本技术实施例提供的一种角位移传感器装置、遥控器和工程车辆，第一输出信号用于与输入电压百分比进行换算，获得动力部件的偏转角度；第二输出信号可用于与数值为输入电压一半的中心电压值比较，以获得动力部件的偏转方向；或者通过判断第二输出信号与输入电压的比例关系，获得动力部件的偏转方向。同时，通过在第二电阻层上设置整体连续的第一电阻，避免第二电刷在多段电阻上滑动时，由于多段电阻的厚度变化造成对第二电刷以及第二电阻层的损坏，提高了角位移传感器在检测过程中使用寿命和稳定性。
附图说明
15.图1所示为本技术一实施例提供的角位移传感器的结构示意图。
16.图2所示为本技术一实施例提供的角位移传感器中的第一电阻层、第二电阻层、第一导电层以及第二导电层的结构示意图。
17.图3所示为本技术一实施例提供的角位移传感器中的动力部件的结构示意图。
18.图4所示为本技术一实施例提供的角位移传感器中的电路板的侧视图。
19.图5所示本技术一实施例提供的角位移传感器中的第一输出端、第二输出端、第一输出信号端以及第二输出信号端的结构示意图。
20.图6所示为本技术一实施例提供的第一圆弧形、第二圆弧形、第三圆弧形以及第四圆弧形的结构示意图。
21.图7所示为本技术一实施例提供的同心圆弧形的结构示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.图1所示为本技术一实施例提供的角位移传感器的结构示意图。图2所示为本技术一实施例提供的角位移传感器中的第一电阻层、第二电阻层、第一导电层以及第二导电层的结构示意图。如图1和图2所示，角位移传感器包括电路板1，电路板1包括第一表面18，第一电阻层8、第一导电层2、第二电阻层9以及第二导电层12涂覆在电路板1的第一表面18上，第一电刷5一端与第一电阻层8电连接，另一端与第一导电层2电连接，即第一电刷5跨接在第一电阻层8和第一导电层2之间。
24.第二电阻层9包括整体连续的第一电阻900。第二电刷11的两端分别与第一电阻900和第二导电层12电连接，即第二电刷11跨接在第一电阻900和第二导电层12之间，并在第一电阻900和第二导电层12上与第一电刷5同步滑动。将第二电阻层9设置为一段整体连续的第一电阻900，避免第二电刷11在多段电阻上滑动时，由于多段电阻的厚度变化造成对第二电刷11以及第二电阻层9的损坏，提高了角位移传感器在检测过程中使用寿命和稳定性。
25.图3所示为本技术一实施例提供的角位移传感器中的动力部件的结构示意图。如图3所示，第一电刷5和第二电刷11固定在同一动力部件3上，动力部件3的一端部连接外部的操作杆，动力部件3的另一端部固定第一电刷5和第二电刷11。如图1和图3所示，动力部件3的中心与电路板1上的转动中心20重合，随着外部操作杆的转动，动力部件3带动第一电刷5和第二电刷11同步滑动。不局限于此，动力部件3上也可以只固定第一电刷5和第二电刷11的其中一个，另一个电刷固定在另一个动力部件3上，只要保证第一电刷5和第二电刷11同步滑动即可。第一电刷5在第一电阻层8和第一导电层2上滑动，以调整第一输出信号，第一输出信号端4输出第一输出信号；第二电刷11与第一电刷5同步滑动，第二电刷11在第一电阻900和第二导电层12上滑动，以调整第二输出信号，第二输出信号端10输出第二输出信号。在本技术一实施例中，第一输出信号和第二输出信号可为电信号，例如电压值。
26.在本技术一实施例中，第一输出信号为第一电压值，第二输出信号为第二电压值。通过动力部件3带动第一电刷5或/和第二电刷11同步滑动，第一电刷5随着动力部件3的转动在第一电阻层8和第一导电层2上滑动。随着第一电刷5与第一电阻层8的接触位置的改变，第一电刷5与第一电阻层8接触位置处产生的第一输出电压值也相应变化，将第一输出电压值输出到第一输出信号端4，第一输出信号端4输出第一输出电压值。第二电刷11与第一电刷5同步滑动，随着第二电刷11在第一电阻900和第二导电层12上滑动，第二电刷11与第二电阻层9接触位置处产生的第二输出电压值也相应改变，将第二输出电压值导出到第二输出信号端10，通过第二输出信号端10输出第二输出电压值。将第一输出电压值与输入电压的百分比换算为第一电刷5的偏转角度，即可得到动力部件3的偏转角度。同时，通过将第二输出电压值与电压阈值比较，电压阈值可以为中心电压值，中心电压值的数值为输入电压的一半，便可进一步来确定动力部件3的偏转方向。具体而言，若第二输出电压值大于中心电压值，则第一电刷5相对转动中心20右移，则可判断为动力部件3相对转动中心20向右偏转；当第二输出电压值小于中心电压值时，则第一电刷5相对转动中心20左移，则可判断为动力部件3相对转动中心20向左偏转；当第二输出电压值等于中心电压值时，则第一电刷5相对转动中心20未偏转，动力部件3相对转动中心20未偏转。第一输出电压值用来判断偏转角度，第二输出电压值用来判断偏转方向，实现了对动力部件3的偏移角度大小和方向的检测。
27.在本技术一实施例中，还可以通过将第二输出电压值与电压范围进行比较，进一步来确定动力部件3的偏转方向。具体而言，若第二输出电压值小于电压范围的最小值，则第一电刷5相对转动中心20左移，则可判断为动力部件3相对转动中心20向左偏转；若第二输出电压值大于电压范围的最大值，则第一电刷5相对转动中心20右移，则可判断为动力部件3相对转动中心20向右偏转；当第二输出电压值在电压范围内时，则第一电刷5相对转动中心20未偏转，动力部件3相对转动中心20未偏转。
28.不局限于此，还可以通过判断第二输出电压值与输入电压的比例关系，进一步来确定动力部件3的偏转方向。具体而言，若第二输出电压值与输入电压的比值大于0.5时，则第一电刷5相对转动中心20右移，则可判断为动力部件3相对转动中心20向右偏转；当比值小于0.5时，则第一电刷5相对转动中心20左移，则可判断为动力部件3相对转动中心20向左偏转；当比值为0.5时，则第一电刷5相对转动中心20未偏转，动力部件3相对转动中心20未偏转。
29.在本技术一实施例中，动力部件3连接的外部操作杆为摇杆，摇杆带动动力部件3转动，摇杆可以是遥控装置的一部分，遥控装置可用于远程控制泵车以及消防车等车辆。外部操作杆也可以是遥控装置上的遥控操作杆，与角位移传感器的动力部件连接固定。
30.然而应当理解，该角位移传感器也可以用于机器人、无人机以及移动摄像中，摇杆用于调整机器人、无人机以及移动摄像的运动方向，本技术对该角位移传感器的应用方式和场景不做具体限定。
31.在本技术一实施例中，如图2所示，第一电阻层8包括第一导电部802、第二电阻800和第三电阻801，第一导电部802的两端分别与第二电阻800和第三电阻801连接。具体而言，第二电阻800均匀分布在第一电阻层8的一侧；第三电阻801均匀分布在第一电阻层8的另一侧；第一导电部802位于第一电阻层8的中部，一端连接第二电阻800，另一端连接第三电阻801。电路板1还进一步包括电源输入端6和接地端7；电源输入端6和接地端7可为设置在电路板1上的通孔。图4所示为本技术一实施例提供的角位移传感器中的电路板的侧视图。如图4所示，电路板1包括第一表面18和第二表面19，第二表面19与第一表面18相对。如图2和图4所示，通孔穿过电路板1的第一表面18和第二表面19，用于定位安装其他外部元件。电源输入端6是电路板1的接电端，通过电源输入端6为电路板1上的电子器件提供电压，接地端7用于接地。
32.电路板1上走线结构可具体如图2所示，第一电阻层8的左导电端803与电源输入端6连接，第一电阻层8的右导电端804与电源输入端6连接，接地端7与第一电阻层8中心的第一导电部802连接；第二电阻层9的左端与接地端7连接，第二电阻层9的右端通过导线连接第一电阻层8的右导电端804、第一电阻层8的左导电端803以及电源输入端6。通过这样的走线结构设置，使得第一电刷5和第二电刷11在同步滑动的过程中，第一输出电压值与输入电压的百分比换算可获得动力部件3的偏转角度，将第二输出电压值与中心电压值比较进一步确定动力部件3的偏转方向。
33.例如，当电源输入端6输入5v电压时，第一电阻层8的右端为5v，第一电阻层8的左端为5v，第一导电部802的中心电压为0v，第一电阻层8中心左侧的电压在0～5v变化，第一电阻层8中心右侧的电压在0～5v变化，第一导电部802对应的角度为10
°
，第二电阻800和第三电阻801对应的角度均为25
°
。当第一输出电压值为3v时，则3v电压与5v电压的百分比为
60％，3v电压对应的角度为25
°
的60％，即第一电刷5相对转动中心20偏转的角度为20
°
，所以第一电刷5相对转动中心20偏转20
°
，动力部件3相对转动中心20偏转20
°
，若此时第二输出电压值大于中心电压值2.5v，则动力部件3相对转动中心20向右偏转；当第二输出电压值小于2.5v时，动力部件3相对转动中心20向左偏转；当第二输出电压值等于2.5v时，动力部件3相对转动中心20不发生偏移。第一输出电压值用于判断偏转角度，第二输出电压值用于判断偏转方向，实现了对动力部件3的偏移角度大小和方向的检测。
34.在本技术一实施例中，如图2所示，第二电阻层9进一步包括第一导电端901，连接在第一电阻900的一端部，第一导电端901位于动力部件3转动范围的中心轴线的一侧，第一导电端901用于连接电源输入端6；以及第二导电端902，连接在第一电阻900的另一端部，第二导电端902位于动力部件3转动范围的中心轴线的另一侧，第二导电端902用于连接接地端7。第一电阻900的两端部分别位于动力部件3转动范围的中心轴线的两侧，则第二电刷11在第二电阻层9接触位置处产生第二输出电压值，通过第二输出电压值与电压阈值比较，电压阈值可以为中心电压值，中心电压值的数值为输入电压的一半，便可进一步来确定动力部件3的偏转方向。在本技术的其他实施例中，还可以通过将第二输出电压值与电压范围进行比较，或者判断第二输出电压值与输入电压的比例关系，进一步检测动力部件3的偏转方向。
35.图5所示本技术一实施例提供的角位移传感器中的第一输出端、第二输出端、第一输出信号端以及第二输出信号端的结构示意图。如图2和图5所示，第二表面19为电路板1的背面，第二导电端902为a端，a端在第二表面19上通过第一走线连接d端，d端在第一表面18连接接地端7，即第二导电端902通过设置在电路板1的第二表面19的第一走线与接地端7电连接，其中第二表面19与第一表面18相对，第一输出端17通过设置在第二表面19的第二走线与第一输出信号端4电连接；以及第二输出端21，通过设置在第二表面19的第三走线与第二输出信号端10电连接。
36.第一输出端17和第二输出端21为设置在电路板1上的通孔，通孔也可用于定位安装其他外部元件，第一输出信号端4通过第二走线在电路板1的反面连通第一输出端17，第二输出信号端10通过第三走线在电路板1的反面连通第二输出端21，第一输出端17和第二输出端21作为信号端子，连接外部控制系统，外部控制系统根据两个端子输出的模拟量信号大小判断动力部件3的偏转方向和偏转角度。通过设置背部走线的第一走线、第二走线或第三走线可进一步简化电路板1第一表面18上的电路结构，以简化第一表面18的制备工艺，并同时降低走线因排布过于密集而短路的风险。然而应当理解，在本技术的其他一些实施例中，也可仅包括第一走线、第二走线和第三走线中的一个或多个。
37.图6所示为本技术一实施例提供的第一圆弧形、第二圆弧形、第三圆弧形以及第四圆弧形的结构示意图。如图6所示，第一电阻层8在电路板1上的投影为第一圆弧形13，第一导电层2在电路板1上的投影为第二圆弧形14，第二电阻层9在电路板1上的投影为第三圆弧形15，第二导电层12在电路板1上的投影为第四圆弧形16。
38.具体地，第一电阻层8、第一导电层2、第二电阻层9以及第二导电层12为圆弧形，则第一电阻层8和第二电阻层9上的阻值在一定范围内连续均匀的变化，从而将加在其两端点的电信号进行分压处理。同时，第一圆弧形13对应一定的圆心角度，相当于输入电压值均分这一段圆弧所对应的圆心角度。由此可通过调整第一电刷5和第二电刷11在第一电阻层8和
第二电阻层9上的接触位置，输出第一导电层2和第二导电层12的电压值，第一输出信号端4的电压值转换为动力部件3的偏转角度，第二输出信号端10的电压值用于判断动力部件3的方向，继而实现动力部件3的偏转角度和方向的测量。
39.图7所示为本技术一实施例提供的同心圆弧形的结构示意图。如图7所示，第一圆弧形13、第二圆弧形14、第三圆弧形15以及第四圆弧形16都是以动力部件3的转动中心20为圆心的同心圆弧形。
40.具体地，动力部件3穿过同心圆弧形的圆心，动力部件3以圆心为转动中心20向左或向右偏转一定的角度，四个圆弧形都是以转动中心20为圆心的同心圆弧形，如图1和图7所示，动力部件3带动第一电刷5和第二电刷11滑动时，第一电刷5和第二电刷11是以圆心为中心，在四个圆弧形上均匀的滑动，第一电刷5在电阻上滑过的弧长对应的圆心角度即是摇杆的偏转角度。借助此特性，第一电刷5在第一圆弧形13上滑过的位置对应一定的偏转角度，则第一输出信号端4输出的电压值与输入电压的百分比可以换算为偏转角度。第一电刷5和第二电刷11是同步滑动的，同理，第二输出信号端10输出的电压值与中心电压值比较，作为动力部件3的偏转方向。
41.在本技术一实施例中，第一圆弧形13与第三圆弧形15位于动力部件3转动范围的中心轴线的同一侧的端部相对圆心偏转的角度相同。
42.具体地，第一圆弧形13与第三圆弧形15的左侧端部相对圆心偏转的角度相同，第一圆弧形13与第三圆弧形15的右侧端部相对圆心偏转的角度也相同时，即两个同心圆弧形所对应的圆心角相等，第二圆弧形14与第四圆弧形16的同一端部相对圆心偏转的角度可以与第一圆弧形13与第三圆弧形15偏转的角度相同，也可以不相同，只要第二圆弧形14与第四圆弧形16的弧长大于等于第一圆弧形13与第三圆弧形15的弧长即可。如图2和图7所示，第一电刷5在第一电阻层8上滑动的起始位置，与第二电刷11在第一电阻900上滑动的起始位置相对应。第一电刷5与第二电刷11同步在四个圆弧形上滑动，第一电刷5在第一电阻层8上接触的位置，与第二电刷11在第一电阻900上接触的位置相对应。由此，第一输出信号端4输出的电压值进行换算表示偏转角度，第二输出信号端10的电压值表示偏转方向，获得动力部件3的偏移角度和方向，进一步提高了偏转检测的准确性和可靠性。
43.在本技术一实施例中，第一输出信号端4与第二输出信号端10位于动力部件3转动范围的中心轴线的同一侧。如图1所示，第一输出信号端4和第二输出信号端10位于动力部件3的右侧，当第一电刷5和第二电刷11同时向左滑动时，第一电阻层8的电压经过第一导电层2后从右侧的第一输出信号端4输出，第二电阻层9的电压经过第二导电层12后从右侧的第二输出信号端10。第一输出信号端4和第二输出信号端10同步输出第一电阻层8和第二电阻层9的电压值，两组电压值可分别用来判断动力部件3的偏转方向和偏转角度，提高了角位移传感器的适用性和可靠性。
44.在本技术一实施例中，第一电刷5与第一电阻层8和第一导电层2接触的端部设置为圆弧面，第二电刷11与第二电阻层9和第二导电层12接触的端部设置为圆弧面。第一电刷5和第二电刷11的端部设置为圆弧面，既增大了与电阻层和导电层的接触面，又减少了摩擦，提高了电刷的使用寿命和稳定性。
45.根据本技术的另一个方面，本技术的实施例提供了一种遥控器，包括：如上任一实施例所述的角位移传感器，以及摇杆，用于带动角位移传感器的动力部件3转动，角位移传
感器包括第一电刷5和第二电刷11，通过动力部件3带动第一电刷11或/和第二电刷5同步滑动，用于检测摇杆的偏转。当工作人员操作遥控装置上的摇杆时，动力部件3转动，第一电刷5和第二电刷11以动力部件3的转动中心20为中心，在第一电阻层5和第二电阻层9上同步滑动，第一输出信号端4输出第一输出信号，第二输出信号端10输出第二输出信号，角位移传感器将检测到的信号传送到控制系统，控制系统根据检测的信号进行分析处理，判断动力部件3的偏转方向和角度。
46.根据本技术的另一个方面，本技术的实施例提供了一种工程车辆，包括：执行机构，用于根据遥控指令执行相应的动作；遥控装置，用于向执行机构发送遥控指令，包括：如上任一实施例所述的角位移传感器，以及摇杆，用于带动角位移传感器的动力部件转动；角位移传感器包括第一电刷5和第二电刷11，通过动力部件3带动第一电刷11或/和第二电刷5同步滑动，用于检测摇杆的偏转。当工作人员操作遥控装置上的摇杆时，动力部件3转动，第一电刷5和第二电刷11以动力部件3的转动中心20为中心，在第一电阻层5和第二电阻层9上同步滑动，第一输出信号端4输出第一输出信号，第二输出信号端10输出第二输出信号，角位移传感器将检测到的信号传送到工程车辆的控制系统，控制系统根据检测的信号进行分析处理，判断动力部件3的偏转方向和角度，遥控装置用于向执行机构发送遥控指令，执行机构根据遥控指令执行相应的动作。工程车辆包括泵车、搅拌车、挖掘机以及消防车等，本技术对工程车辆的具体类型不做具体限定。
47.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本技术的保护范围之内。