高可靠性传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器技术领域，具体是一种具有高可靠性的角位移传感器。

背景技术：

角位移传感器应用于机电一体化控制系统中的角度控制，广泛使用在机械设备制造、化工过程控制、建筑设备、仪器仪表、医疗仪器生产等各种需要控制角度的场合。

现有的角位移传感器包括有电阻式、电容式、电感式、光电式、光栅式等许多种，目前市场上常用的是电阻式的角位移传感器，通常由电阻体和可移动的电刷组成，当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。现有的角位移传感器，一般都是采用一个电刷实现，在受到外力或者其他振动源时，容易干扰角位移传感器的运行，大大降低了整个产品的可靠性。同时，虽然现有常用的角位移传感器具有技术成熟、价格便宜的优势，但是一般的传感器精度为0.25%~0.5%，不能满足一些对精度有高标准高要求的场合。

技术实现要素：

因此，针对上述的问题，本实用新型提出一种高可靠性传感器，对现有的角位移传感器的结构进行改进，设置对称的双电刷结构，且使其内部结构更为紧凑和牢固，防止传感器在使用过程中受到外力或者其他振动源而导致的运行不可靠的问题，且提高角位移传感器的线性精度，以解决现有技术之不足。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种高可靠性传感器，包括外壳和转轴，转轴的一端部穿设于外壳且与外壳转动连接；外壳内设有导电基体；转轴伸入外壳内的一端固定设置有转子，转子上轴对称设置有两个转臂，两个转臂上均设置有电刷，电刷的自由端与导电基体接触，使得转臂在转动时，带动电刷的自由端在导电基体上滑动。为了增加可靠性，本实用新型采用的双电刷结构，使传感器运行时更加平稳可靠。

另外，为了提高角位移传感器的线性精度，导电基体与外壳的内壁采用固定连接的方式，优选的，导电基体与外壳通过环氧树脂胶粘结。通过上述方案，精简和优化了内部结构，而且将导电基体与外壳固定连接，可保证传感器在使用过程中受到外力或者其他振动源时其轴心线不会发生偏差，提高角位移传感器的线性精度。

为了进一步的提高线性精度，所述外壳的侧壁上开设有通孔，导线的一端由该通孔伸入外壳内部并与导电基体电性连接；导线的另一端延伸出外壳，用于连接外部设备。本申请采用将导电基体直接通过导线连接出来的方案，不仅方便接线，而且易于加工制作，同时还减少了现有技术中接口的数量，在保证导电基体和外部设备的电连接更加牢靠的前提下，还能提高角位移传感器的信号传输质量。

进一步的，为了方便连接，所述转轴位于外壳内的一端部通过轴承与外壳转动连接。所述转轴位于外壳外部的端部上设有螺纹孔。

进一步的，为了保证稳固性，转子通过转子垫圈固定于转轴上。

为了更进一步的保证稳固性，转子通过转子铆钉与转轴进一步固定连接。

为了方便加工以及保证长期使用的可靠连接，电刷的端部通过铆钉固定在转臂上，另一端部与导电基体接触，使得转臂在转动时，带动电刷的自由端在导电基体上滑动。

进一步的，所述外壳包括相互配合的底座和上盖，导电基体、轴承、转子、转臂以及电刷置于底座内，上盖将底座盖合。为了保证外壳的稳固性，底座和上盖通过顶丝涂胶固定连接。

进一步的，为了适应现有大多数使用角位移传感器的场合，所述外壳为圆柱状结构。

本实用新型的传感器，采用上述方案，具有如下优点： 1、采用的双电刷结构，使传感器运行时更加平稳可靠；2、将导电基体用环氧树脂胶粘结并固定在外壳的底座内，上盖通过顶丝涂胶固定在底座上，防止受到外力时内部器件发生位移，从而增加了可靠性和稳固性。现有技术中，传感器的环境适应性的震动条件为：正常的震动10-15g，冲击50g左右。而本申请通过上述方案，其耐冲击性能很高，最高可达到1000g。同时，现有技术中，传感器的正常使用温度在-20至+60℃区间，而本申请通过上述方案，可达环境温度+120℃至-55℃的大温差区间。综上，本实用新型的高可靠性传感器可靠性高、线性度高、测量精度高、环境适应能力强，具有很好的实用性。

附图说明

图1为本实用新型的高可靠性传感器的剖面结构示意图；

图2为本实用新型的高可靠性传感器的电刷位置处的结构示意图。

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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1和图2，本实用新型的一种高可靠性传感器，包括由相互配合的底座1和上盖2构成的外壳，转轴3的一端部穿设于外壳且通过轴承10与外壳转动连接，转轴3位于外壳外部的端部上设有螺纹孔11。为了保证外壳的稳固性，本实施例中，底座1和上盖2通过顶丝13涂胶固定连接。

底座1内设有导电基体4；转轴3伸入外壳内的一端固定设置有转子5，且转子5通过转子垫圈6以及转子铆钉7固定于转轴3上。转子5上轴对称设置有两个转臂8，两个转臂8上均设置有电刷9，电刷9的自由端与导电基体4接触，使得转臂在转动时，带动电刷的自由端在导电基体上滑动。其中，两个电刷以转轴为对称轴呈轴对称结构。本实用新型采用的双电刷结构，使传感器运行时更加平稳可靠。

为了提高角位移传感器的线性精度，导电基体4与底座1的内壁通过环氧树脂胶固定粘结，可保证传感器在使用过程中受到外力或者其他振动源时其轴心线不会发生偏差，提高角位移传感器的线性精度。

另外，底座1的侧壁上开设有通孔，导线12的一端部穿过该通孔伸入底座内部并与导电基体4电性连接；导线12的另一端部在底座外部，用于连接外部设备。本申请采用将导电基体直接通过导线连接出来的方案，不仅方便接线，而且易于加工制作，同时还减少了现有技术中接口的数量，在保证导电基体和外部设备的电连接更加牢靠的前提下，还能提高角位移传感器的信号传输质量。

为了方便加工以及保证长期使用的可靠连接，参见图2，电刷9的端部通过铆钉14固定在转臂8上，另一端部与导电基体4接触，使得转臂8在转动时，带动电刷9的自由端在导电基体4上滑动。

为了适应现有大多数使用角位移传感器的场合，外壳为圆柱状结构。

另外，现有市场上的轴组件（转轴、轴承、转子等部件）在底座内部一般是通过卡圈（1-2个甚至多个）来限位，而本申请采用转子铆钉靠轴径上下限位的方式，结构更加稳固。

本申请的高可靠性传感器还可应用在航天项目上，因此本申请的转子的材料为聚四氟乙烯（现有技术为聚砜PSU或者POM）。

传感器在着陆后的一段时间会有大量的沙尘，有很高的防尘要求，本申请中的轴承采用滚珠轴承，防尘性能很高，且在其他有可能与外界接触的位置均做防尘处理进一步防尘。在真空条件下，润滑油有挥发的可能，有可能会使成像目镜变模糊等，因此本申请中的轴承采用固体润滑。

本实用新型的传感器，采用上述方案，将导电基体用环氧树脂胶粘结并固定在外壳的底座内，上盖通过顶丝涂胶固定在底座上，防止受到外力时内部器件发生位移，从而增加了可靠性和稳固性。现有技术中，传感器的环境适应性的震动条件为：正常的震动10-15g，冲击50g左右。而本申请通过上述方案，其耐冲击性能很高，最高可达到1000g。同时，现有技术中，传感器的正常使用温度在-20至+60℃区间，而本申请通过上述方案，可达环境温度+120℃至-55℃的大温差区间。综上，本实用新型的高可靠性传感器可靠性高、线性度高、测量精度高、环境适应能力强，可广泛应用于各种严苛条件下的场合。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。