一种角位移编码传感器的制作方法

本发明涉及电子元件领域，特别涉及一种角位移编码传感器。

背景技术：

角位移传感器是一种以电压输出与旋转角度或直线位移呈函数符合性关系的高精度位移传感器，常用于宇航装置、导弹、飞机等航空、航天，武器系统以及工业伺服控制中。其工作原理为电阻分压原理，在工作时，外加正负工作电压，以0v点作为0°基点，在有效电行程范围内正反向运动，位移量与输出电压成正比关系，实现位移量的精确定位。在实际的应用中，一般角位移传感器有效测量为0°～300°，而且在电阻受到环境的影响而产生变化时，使得输出结果存在较大的误差，精度不能保证。现有的角度编码器对角位移测量较为准确，较常用的为磁编码器，编码器输出信号根据所检测的磁场来生成，每个编码器直接在其表面产生最大磁场强度。由于外部磁场干扰，使得接收信号的噪音较大，如遇到强磁材料的角度测量，可能出现失效；另外，由于磁编码器结构复杂，制造成本较大，电路结构复杂，不能得到广泛的应用。同时，现有技术鲜有涉及通过编码器去处理和校验位移传感器测量结果，很对设备中需要设计出一种360°全行程范，线性精度高，具有编码功能可靠性高的角位移传感器。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种360°行程，线性精度高，具有编码校验功能可靠性高的角位移传感器。

本发明采用的技术方案如下：

一种角位移编码传感器，包括底座和封盖，所述底座和封盖形成的空间内设有环形旋转电刷支板和环形固定片，所述旋转电刷支板与固定片相对设置，所述固定片与底座连接，固定片靠近旋转电刷支板侧设有开口的环形编码器轨道，所述编码器轨道开口一端接头与导线组连接、其上与第一电刷可滑动接触，所述第一电刷与固定在旋转电刷支板一侧的第一电刷支座连接，旋转电刷支板与第二电刷滑动接触，所述固定板上设有支撑第二电刷的第二电刷支座；所述编码器轨道上均匀分布若干编码器标尺，与编码器标尺相对应第一电刷设有感应元件，所述感应元件读取编码器标尺转化成编码器输出信号；所述第二电刷上设有多通道触头，所述旋转电刷支板设有与第二电刷触头相适合的电刷轨道；所述旋转电刷支板随转体旋转，带动第一电刷和感应元件旋转。

进一步地，所述固定板内侧套接有轴承，所述轴承套接在旋转体外侧。

进一步地，所述底座呈法兰状，圆周外侧设有若干固定通孔。

进一步地，所述编码器轨道开口部分的中间设有接近开关，所述接近开关与所述导线组连接，第一电刷略过接近开关时产生一触发信号。

进一步地，所述编码器标尺沿径向分布有若干零电阻位和高电阻位组成的图案，所述感应元件为电阻感应元件，所述零电阻位和高电阻位与感应元件接触分别编码为0和1。

进一步地，，所述编码器标尺沿径向分布有若干n极磁场和s极磁场组成的图案，所述感应元件为霍尔开关。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明的角位移传感器有效电行程范围大，全圆周能达到360°，触可靠，结构紧凑，线性精度高；同时对关键部位进行全时、全数据跟踪反馈；出脉冲编码信号，通过计数器反映轴所在精确旋转位置。

2.本发明的通过轴承使得固定板与所要测量的轴连接，使得传感器设置紧固稳定，减少晃动，能大大延长使用寿命。

3.通过法兰状底座与机构连接，设置在所要测量轴的外表面，连接简单方便，有利维修更换。

4.本发明，所述编码器轨道开口部分的中间设有接近开关，记录轴旋转周数计，对轴的多周旋转控制具有较好的反馈，同时也可设置轴的旋转周数的寿命和检修周数。

5.本发明，通过设置零电阻位和高电阻位的设置，使得编码器信号采集简单高效，而且容易制造设置，成本低；零电阻位和高电阻位分别对应编码器信号的0和1，使得电路简单，稳定成本低。

6.本发明，编码器标尺沿径向分布有若干n极磁场和s极磁场为非接触的感应器，旋转寿命长。

图1是本发明角位移传感器结构示意图；

图2是固定板结构示意图；

图3是编码器标尺一种电阻排列示意图；

图4是编码器标尺一种磁极排列示意图。

图中标记：1-底座、2-旋转电刷支板、3-固定片、31-编码器轨道、32-导线孔、33-接头、34-接近开关、4-第二电刷、41-第二点刷支座、5-第一电刷、51-第一电刷支座、6-导出线组、7-封盖、8-轴承、9-编码器标尺、91-感应元件、92-零电阻位、93-高电阻位、94-n极磁场、95-s极磁场、11-固定通孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、2所示，一种角位移编码传感器，包括底座1和封盖7，所述底座1和封盖7形成的空间内设有环形旋转电刷支板2和环形固定片3，所述旋转电刷支板2与固定片3相对设置，中间设有5mm～10mm的间隙。所述底座1呈法兰状，圆周外侧设有若干固定通孔11。螺钉通过固定通孔11与机器非旋转部分连接，使得角位移编码传感器固定在所要测量功能的机器上。所述固定片3与底座1通过卡接、栓接、粘结或者螺纹连接，使得固定板3与底座1和封盖7相对静止。所述固定片3靠近旋转电刷支板2的一侧设有环形开口的编码器轨道31，所述编码器轨道31开口一端接头33与导线组6连接、编码器轨道31与第一电刷5可滑动接触。所述第一电刷5与固定在旋转电刷支板2一侧的第一电刷支座51连接，旋转电刷支板2与第二电刷4滑动接触，所述固定板3上设有支撑第二电刷4的第二电刷支座41。当然，所述第一电刷支座51和第二电刷支座41内设有弹性部件，使得第一电刷5和第二电刷4与所要接触面接触处良好。与第二电刷4l连接的导线通过导线孔32与导出线组6连接。进一步地，在所述编码器轨道31开口部分的中间设有接近开关34，所述接近开关34与所述导线组6连接，第一电刷5略过接近开关34时产生一触发信号。因此，在第一电刷5过一周，经过接近开关34时，接近开关34被触发输出信息，记录轴的旋转周数。

进一步地，所述固定板3内侧套接在轴承8外侧，所述轴承8套接在旋转体外侧。当然在轴承和固定板之间设置套件，可以适应不同直径的轴，使得本发明的角位移传感器具有广泛的适应性，安装时不破坏轴的结构和力学性能。

所述编码器轨道31上均匀分布若干编码器标尺9，与编码器标尺9相对应第一电刷5设有感应元件91，所述感应元件91读取编码器标尺9转化成编码器输出信号；所述第二电刷4上设有多通道触头，所述旋转电刷支板2设有与第二电刷4触头相适合的电刷轨道，所述电刷轨道设有与触头相通传递电信号。因此感应元件91读取的信号通过电刷上设置的独立触头和轨道回路联通，使得所反馈的信号互不干扰，大大提高了信号的独立性和稳定性。所述旋转电刷支板2随转体旋转，带动第一电刷5和感应元件91旋转。编码器标尺9可设为4个到120个，将360°中没90°至3°做一标记，当感应元件91经过编码标尺9时读取编码标尺9上的编码。比如，当编码器标尺9设有4个时，编码器标尺9上仅需标记两位即可，如00代表0°360°，01代表90°，10代表180°，11代表270°。在标注的角度上对利用电阻与角度线性关系侧两的角度进行比对矫正，角位移传感器具有较大程度的抵抗外部的干扰，提高角度出现测量精度。

本实施例中，如图3所示，所述编码器标尺9沿径向分布有若干零电阻位92和高电阻位93组成的图案，所述感应元件91为电阻感应元件，所述零电阻位92和高电阻位93与感应元件91接触分别编码为0和1。

在一些实施例中，如图4所示，所述编码器标尺9沿径向分布有若干n极磁场94和s极磁场95组成的图案，所述感应元件91为霍尔开关。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。