一种转角传感器的制作方法

1.本实用新型涉及转角测量技术领域，具体为一种转角传感器。


背景技术：

2.传统的转角电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件，通常有电阻体和可移动的电刷组成。供电电压加载在电阻体两端，电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量呈一定关系的电阻值或电压。这种电位器在工作时，电刷与电阻体直接接触，不断滑动摩擦，电阻体将被磨损，使电位器的精度下降，使用寿命较短，而市场上一些寿命较高（100w次+）的电位器，由于碳膜印刷工艺和材料比较特殊，通常价格会高很多，因此，采用非接触型数字电位器脱离了摩擦接触式结构，电阻体不容易产生磨损而使电位器能够长时间维持高精度，且使用寿命较长，可以有效改善传统电位器的弊端。不仅如此，在工程实际中，如何以比较简单的结构，实现霍尔芯片的安装空间与磁钢的安装空间的分离，达到防尘防水的目的。另一方面，如何实现磁钢在运动过程中的同轴度，以及如何实现转动端相对传感器主体的位置限定，都是目前存在的需要解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种转角传感器，采用pcb上安装的磁感应芯片和磁钢进行配合，较传统电刷配合碳膜电阻片的结构，能够满足电位器的功能的同时，使用寿命大大提高，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种转角传感器，包括保护壳、转动组件及电控组件。
5.优选地，所述保护壳包含外壳（3）、背板（8）。
6.优选地，所述保护壳包含外壳（3）、背板（8）以及隔离板（5）。
7.优选地，所述保护壳包含外壳（3）、背板（8）、隔离板（5）及密封块（4）。
8.优选地，所述外壳（3）的内部为空腔。
9.优选地，所述空腔包含圆柱孔。
10.优选地，所述外壳（3）的两端均为敞口。
11.更加优选地，一端为大端敞口，一端为小端敞口。
12.优选地，所述背板（8）与外壳（3）在大端敞口处相连接。
13.优选地，所述转动组件包括转动端（1）；或者，所述转动组件包括转动端（1）以及激发元件或磁钢（2）。
14.优选地，所述转动端（1）包含圆柱或阶梯圆柱。
15.优选地，所述圆柱或所述阶梯圆柱的小端圆柱上开有安装槽或安装平面，通过该安装槽或安装平面所述转动端（1）与外部设备相连接，实现与外部设备同步转动。
16.优选地，所述圆柱或所述阶梯圆柱大端的轴端开设有激发元件或磁钢安装孔或结构（或安装结构），用于放置激发元件或磁钢（2）。
17.优选地，所述圆柱的部分圆柱体或所述阶梯圆柱的大端圆柱活动设置于外壳（3）的内部，与外壳（3）形成转动副。
18.优选地，所述圆柱的部分圆柱体或所述阶梯圆柱的小端圆柱体伸出到外壳（3）的外部。
19.优选地，所述圆柱或所述阶梯圆柱小端从外壳的小端敞口处伸出到外壳（3）的外部。
20.优选地，所述外壳（3）的小端一侧设有圆柱内孔。
21.优选地，所述外壳（3）的小端一侧设有的圆柱内孔与转动端（1）的圆柱或阶梯圆柱的大端圆柱相配合形成转动副。
22.优选地，转动端（1）的部分圆柱体或阶梯圆柱的小端圆柱从所述外壳（3）的小端敞口伸出所述外壳。
23.优选地，当转动端（1）插入所述外壳（3）小端一侧的圆柱孔时，所述隔离板（5）也放入所述外壳（3）内部空腔。
24.优选地，所述电控组件包括pcb（7）及感应芯片（6）。
25.优选地，所述pcb（7）上安装有感应芯片（6）。
26.优选地，所述pcb（7）设置于保护壳内部。
27.优选地，所述pcb（7）设置于外壳（3）与背板之间。
28.优选地，所述pcb（7）上连接有线束（9），所述线束（9）从保护壳穿出。
29.优选地，所述激发元件或磁钢（2）设置于转动端（1）上圆柱的轴端或阶梯圆柱大端圆柱的轴端。
30.优选地，所述隔离板（5）设置于所述激发元件或磁钢（2）与所述感应芯片（6）之间。
31.优选地，所述感应芯片（6）设置于所述隔离板（5）与所述pcb（7）之间。
32.优选地，所述隔离板（5）将外壳（3）的内部空腔分为两个区间，一个区间安放转动组件，一个区间安放电控组件。
33.优选地，所述转动端（1）的阶梯圆柱的大端圆柱、小端圆柱两部分的分界处开设有一段扇形柱1（105），可通过设置扇形柱1（105）圆心角度数的大小，使得转动端（1）相对外壳（3）实现不同的角度转动范围。
34.优选地，外壳（3）的小端敞口为一圆柱孔。
35.优选地，所述外壳（3）的小端设置的圆柱孔与外壳（3）的小端敞口两部分的分界处开设有一段扇形柱2（302），可通过设置扇形柱2（302）圆心角度数的大小，使得转动端（1）相对外壳（3）实现不同的角度转动范围。
36.优选地，扇形柱1（105）在扇形柱2（302）限定的空间内转动。
37.优选地，所述外壳（3）底部靠近侧平面的两侧开设有密封块安装槽，所述背板（8）面向pcb（7）一侧对应位置上设有密封块安装槽；密封块安装槽用以固定或安装所述密封块（4）。
38.优选地，所述密封块（4）上设置有穿线孔。
39.优选地，所述外壳（3）的内部靠近大端处设置有一个凹槽。
40.优选地，所述凹槽为长方形的凹槽1（307）。
41.优选地，所述pcb（7）放置于该凹槽内。
42.优选地，所述凹槽的深度与pcb（7）的厚度匹配。
43.优选地，所述背板（8）面向pcb（7）一侧也开设有一个凹槽2（803）。
44.优选地，凹槽2（803）上垂直于背板（8）侧平面直边的边线长度小于pcb（7）上凹槽相对应边的长度，可以起到固定pcb（7）的作用。
45.优选地，凹槽2（803）的至少部分边沿经过凹槽1（307）的限定空间，可以起到固定pcb（7）的作用。
46.优选地，所述外壳（3）底部开设有1-8个定位柱，所述背板（8）上对应开设有1-8个定位孔，所述外壳（3）上的定位柱与所述背板（8）上的定位孔相配合，可实现外壳（3）与背板（8）的装配及固定；或者，所述外壳（3）上的定位柱与所述背板（8）上的定位孔互换实现定位。
47.优选地，所述隔离板（5）将外壳（3）的内部空腔分为两个区间，所述两个空间互不连通。优选地，所述外壳（3）的内部为空腔，所述空腔包含阶梯圆柱孔。
48.优选地，所述隔离板安装在所述阶梯圆柱孔的台阶上。
49.优选地，转动端（1）上阶梯圆柱大端圆柱的轴端上设有磁钢安装孔或结构。
50.优选地，转动端（1）上安装磁钢的一端与隔离板（5）相邻。
51.优选地，所述外壳（3）小端一侧的圆柱孔1（308）外朝向大端敞口的位置设置圆柱孔2（309）；圆柱孔1（308）与圆柱孔2（309）之间设有台阶（306）。
52.优选地，所述隔离板（5）安装在台阶（306）上。
53.优选地，台阶（306）与隔离板（5）之间采用迷宫密封或固定连接或者采用迷宫密封并固定连接。
54.优选地，圆柱孔1（308）与圆柱孔2（309）同轴。
55.优选地，感应芯片（6）安放在圆柱孔2（309）形成的空间内。
56.优选地，所述转动端（1）的阶梯圆柱部分与所述外壳（3）内部的圆柱孔相配合。
57.优选地，所述转动端（1）的阶梯圆柱部分至少包含大端圆柱、小端圆柱两部分。
58.优选地，所述转动端（1）的小端圆柱沿轴向开设有凹槽，并且/或者沿轴向有一侧平面，用于装配时起连接定位作用。
59.优选地，所述转动端（1）大端圆柱部分的轴端开设有轴孔，用于放置磁钢（2）。
60.优选地，所述转动端（1）大端圆柱部分与磁钢（2）相配合的圆孔侧面及端面，其上分布有凹槽，以便进行灌胶操作固定磁钢（2）。
61.优选地，所述隔离板（5）将磁钢（2）与pcb（7）分离开来，并也起到对转动端（1）的轴向限位作用，使转动端（1）上安装的磁钢（2）距离pcb或感应芯片的位置恒定，并将外壳内与转动端配合的空间与安装pcb的空间隔离开来。
62.优选地，所述背板（8）上设置有两个圆形孔，用于灌胶密封，增加密闭性，保护pcb（7）不受外界浮尘及液体等的干扰，提高稳定性及可靠性。
63.优选地，所述转动端（1）的阶梯圆柱的大、小两端的外径及隔离板（5）的外径要与所述外壳（3）内部相配合处圆柱孔的内径一致。
64.优选地，所述隔离板（5）将外壳（3）的内部空腔分为两个区间，所述两个空间互不连通。
65.优选地，所述线束（9）为三根，分别为输出端、接地端及5v端。
66.优选地，所述外壳（3）大端处底部两侧分别贯穿开设有固定安装孔。
67.优选地，外壳上凹槽1（307）的投影存在超出背板上凹槽2（803）的投影的部分，投影面是背板与外壳的接触面，这样，凹槽2（803）的边沿部分可以将pcb压在其安装槽，即凹槽1（307）内，实现安装定位。
68.优选地，所述转动端（1）与激发元件或磁钢（2）相配合的配合面的侧面或端面，其上分布有凹槽，以便进行灌胶操作固定激发元件或磁钢（2）。
69.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
70.（1）结构合理，采用感应芯片或霍尔感应芯片和磁钢或激发部件进行配合，较传统电刷配合碳膜电阻片的结构，能够满足电位器的功能的同时，使用寿命大大提高，其次，结构更加紧凑，减小电位器整体尺寸。
71.（2）背板与外壳之间采用定位柱和定位槽的方式进行配合，连接方式更加简单，可靠。
72.（3）外壳底部开设有长方形的槽用来放置pcb，并实现形定位，而且在背板上面向pcb的一面同样开有一个凹槽，并且该凹槽沿垂直于pcb侧平面方向上的两侧边长度略小于pcb对应边的长度，起到按压固定的作用，提高了安装pcb的便捷性。
73.（4）背板上设置有两个圆孔，可通过该圆孔进行灌胶操作，进一步增强电气元件的密封性，所述印刷线路板被灌封在所述保护壳内，且所述线pcb与所述磁钢为垂直关系，通过对印刷线路板进行灌封处理，能够加固和提高防尘，防止湿气、凝露、盐雾对电路的腐蚀，提高pcb的可靠性。
74.（5）转动端下部分与磁钢相配合的圆孔侧面及端面，其上均匀分布有凹槽，以便进行灌胶操作固定磁钢，所述隔离板将磁钢与pcb分离开来，并也起到限制磁钢轴向位置的作用，使得磁钢相对感应芯片的位置定位更有保障；
75.（6）设置磁钢转动的机械限位，可快速定位磁钢转动的始末位置，对转动端的转动进行机械限位，进而对磁钢的始末位置精准定位，在转动端大、小端两部分的分界处开设有一段扇形柱，可通过设置扇形柱圆心角度数的大小（目前所设圆心角的度数为90
°
和240
°
），使该霍尔传感器实现不同的周向转动角度。
76.（7）所述pcb设置在所述背板的内壁凹槽上，将pcb隐藏在背板内侧，一方面，避免将pcb露置在空气中，容易受到外界环境变化的影响，从而影响输出的电压的准确性；另一方面，用隔离板将机械转动组件与电气元件隔离，便于生产和组装，并且电气组件和机械组件均经过密封处理且相互独立运行，使传感器防尘、防水和耐腐蚀性更强。
77.（8）磁钢均为单圈转角，使转轴的转动角度与输出电压的对应关系唯一确定，可通过印刷线路板直接获取输出电压，避免了需要设计复杂的机械结构和电路结构用来测量转轴的多圈转角。
附图说明
78.图1为本实用新型爆炸结构示意图；
79.图2为本实用新型外观结构示意图；
80.图3为本实用新型剖面结构示意图；
81.图4为背板结构示意图；
82.图5为外壳结构示意图；
83.图6为保护壳结构示意图；
84.图7为转动端结构示意图；
85.图8为隔离板示意图；
86.图中：1.转动端；2. 激发元件或磁钢；3.外壳；4.密封块；5.隔离板；6.霍尔感应芯片；7.电路板；8.背板；9.导线。
87.转动端连接槽；102.转动端连接部分；103.磁钢封胶槽；104.磁钢安装槽；105.转动端止位凸起或扇形柱1；106.转动端连接面。
88.转动端伸出口；302. 外壳止位凸起或扇形柱2；303.定位安装柱；304.外壳安装孔；305.密封块安装槽；306.隔离板安装槽；307.电路板安装槽；308.转动端安装孔，309.隔离板安装孔。
89.背板定位安装孔；802.背板密封块安装槽；803.背板添胶槽；804.背板添胶孔；805.背板密封块安装槽。
具体实施方式
90.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围；
91.需要说明的是，在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“两侧”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
92.请参阅图1-8，本实用新型提供一种技术方案：一种转角传感器，包括保护壳、转动组件及电控组件。保护壳包括外壳3、背板8及密封块4。所述外壳3两端均为敞口。外壳3大端处底部两侧分别贯穿开设有固定孔，用于将该转角传感器固定连接于其他设备上。背板8上设置有两个圆形孔，用于灌胶密封，增加密闭性，保护pcb7不受外界浮尘等的干扰，提高稳定性及可靠性。外壳3底部开设有长方形凹槽，pcb7放置于该凹槽内，背板8面向pcb7的一面设置有一形状与pcb7相同但垂直于pcb7侧平面的两侧边的长度略小于pcb7上相应边的凹槽，也可以起到固定pcb7的作用，使pcb7位置更有保障，保证了pcb7的稳定性。背板8面向pcb7一侧对应位置上设有同样大小的长方形凹槽，用以固定密封块4。密封块4上设置有三个穿线孔。密封块4垂直于孔轴线方向上的平面的大小与外壳3大端处两侧平面上开设的两个长方形孔的大小相同。背板8与外壳3大端敞口处相连。转动组件包括转动端1、磁钢2。转动端1内部为空心机构。转动端1可与外壳3内部的轴孔相配合。转动端1的上、下两部分的外径及隔离板5的外径要与外壳内部相应轴孔的内径一致，保证了转角传感器旋转时的稳定性。转动端1包括大端、小端或上、下两部分。转动端1小端圆柱上开有一段凹槽，通过该凹槽可与外部设备相配合，实现转动。转动端1小端圆柱上沿轴向有一侧平面，用于装配时起定位作用。转动端1大端开设有轴孔，用于放置磁钢2。转动端1的轴孔部分与磁钢2相配合的圆
孔侧面及端面，其上均匀分布有凹槽，以便进行灌胶操作固定磁钢2。转动端1活动设置于外壳3的内部。当转动端1插入外壳3内部的轴孔时，隔离板5也放入外壳3内部的轴孔中或外壳3内部的轴孔末端，并与转动端1相接触或相邻。将磁钢2放入转动端1之后，可用胶将其固定，隔离板5将磁钢2与pcb7分离开来，并也起到限位磁钢2的作用，使磁钢2的位置固定更有保障。转动端1上、下两部分的分界处开设有一段扇形柱，可通过设置扇形柱圆心角度数的大小，使该霍尔传感器实现不同的角度转动范围。电控组件包括pcb7及感应芯片6。pcb7上设置有感应芯片6，感应芯片优选霍尔磁感应芯片。pcb7设置于外壳3内部，外壳3内部设置有pcb板安装槽。pcb7上连接有三根线束9，三根线束9分别为输出端、接地端及5v端。三根线束9分别从密封块4所开的三个穿线孔穿出。磁钢2设置于转动端1内部的轴孔内。转动端1内部安装磁钢的轴孔一端与隔离板5接触。隔离板5位于磁钢2与pcb7之间。
93.安装方法及使用原理：先将磁钢2安装到转动端1的大端轴孔内。转动端1内部为空心机构。转动端1包括上、下两部分或大、小两部分。转动端1上、下两部分的分界处开设有一段扇形柱，可通过设置扇形柱圆心角度数的大小（圆心角度数目前设置有90
°
和240
°
），使该转角传感器实现不同的角度转动范围。转动端1下部分的大端处开设有轴孔，用于放置磁钢2。注意磁钢需要安装在转动端1下部分内部的轴孔内。转动端1上部的小端圆柱上开有一段凹槽，通过该凹槽可与外部设备相配合，实现同步转动。并且/或者，转动端1上部的小端圆柱上沿轴向有一侧平面，用于装配时起定位作用。转动端1下部分与磁钢2相配合的圆孔侧面及端面，其上分布有凹槽，以便进行灌胶操作固定磁钢2。转动端1活动设置于外壳3的内部。转动端1的上、下两部分的外径及隔离板5的外径要与外壳3内部相应轴孔的内径一致，保证了该转角传感器旋转时的稳定性。在磁钢2放入转动端1下部分内部的轴孔后，沿着转动端1下部分内部的轴孔以及与磁钢2相配合的端面上所开设的槽进行灌胶。并将隔离板5粘连于外壳3的内部或外壳3 的轴肩上。这样，将磁钢2固定在转动端1之内。然后，将安装好的磁钢2、转动端1从外壳3下端插入外壳3内部的轴孔内，在转动端1上的轴肩抵达外壳3内部轴孔上的轴肩后，用胶将隔离板5固定连接于外壳内部。然后将pcb7放置于外壳3底部的长方形凹槽内，该凹槽的作用是用来存放及固定pcb7的。外壳3底部有四个定位柱，背板8在相应位置上设置有定位孔，外壳3和背板8通过定位柱和定位孔之间的配合实现定位安装，连接方式更加简单。背板8面向pcb7的一面设置有一形状与pcb7相同但垂直于pcb7侧平面的两侧边的长度略小于pcb7上相应边的凹槽，可以起到固定pcb7的作用，保证了pcb7的稳定性。背板8上开设有两个圆孔，用于灌胶，填充内部多余空间，增加密封性，保护pcb7免受周围环境中水汽、浮尘等的干扰，提高了pcb7的可靠性及该转角传感器的使用寿命。背板8与外壳3大端敞口处相连，背板8面向pcb7一侧对应位置上设有同样大小的长方形凹槽，用以固定密封块4。密封块4上设置有三个穿线孔，且密封块4垂直于孔轴线方向上的平面的大小与外壳3大端处两侧平面上开设的两个长方形孔的大小相同。背板8上设置有两个圆孔，可通过该圆孔进行灌胶操作，填充内部多余空间，增加密封性，提高pcb7的可靠性。外壳3大端处底部两侧分别贯穿开设有固定孔，用于固定所述转角传感器。
94.本实用新型未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
95.最后所要说明的是：以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改和等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范
围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。