光学传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器领域，具体而言，涉及一种光学传感器。

背景技术：

目前市面上的光栅传感器体积大，测量角度的传感器难以配合安装，外置式的既不适合环境长期使用，又容易受到振动的影响使数据不准。

另外，使用目前的光栅传感器，无法适应柜内安装的需求，例如，特别是对于存量的已安装在现场的断路器。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种光学传感器，以解决现有技术中光栅传感器体积大、难以适应柜内安装需求以及易受到振动影响的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种光学传感器，其包括：圆盘状本体，在该圆盘状本体的圆周侧面设置有光栅，该光栅包括不反射光的多条平行均匀的刻线和刻线之间反射光的反光部分，刻线垂直于圆盘状本体的盘面，相邻的两条刻线对应于圆盘状本体的预定圆心角设置，其中，相邻的两条刻线分别与圆盘状本体的相同盘面相交在第一点和第二点，预定圆心角为圆盘状本体的圆心与第一点之间的连线和圆盘状本体的圆心与第二点之间的连线之间的夹角；光源，固定设置在圆盘状本体的侧方，以向光栅发射光；接收装置，固定设置在圆盘状本体的侧方，以接收从光源入射而被反光部分反射的光并对所接收的光进行计数；以及安装部，位于圆盘状本体的圆心处，并且安装部被配置为能够与带动高压断路器的触头运动的转动轴连接，当转动轴转动时，圆盘状本体围绕安装部与转动轴同步转动，高压断路器为工作在3.5kv-550kv的断路器。

本实用新型的光学传感器在其圆盘状本体的圆周侧面而不是盘面上设置有光栅，且光栅的相邻刻线对应预定的圆心角而设置，则在使用时，本实用新型的光学传感器的圆盘状本体可以安装在例如带动高压断路器的触头运动的转动轴上，通过转动轴带动圆盘状本体旋转，利用光栅测量圆盘状本体旋转的角度来计算触头的行程，而无需本实用新型的光学传感器在水平面上做平动，也无需另外的动光栅，从而减小了光学传感器的体积，可以在有限的柜内空间中安装本实用新型的光学传感器。

另外，由于本实用新型的光学传感器在使用时，其圆盘状本体通过设置在圆盘状本体圆心处的安装部安装在带动高压断路器的触头运动的转动轴上，从而使得测量过程中受到振动的影响最小化，测量数据不易受到振动的影响，提高了测量数据的稳定性和可靠性。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，安装部包括位于圆盘状本体的圆心处的用于连接转动轴的孔。

以这样的方式，在使用本实用新型的光学传感器时，可以方便地将其安装在机构的转动轴上。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，安装部包括位于圆盘状本体的圆心处的紧固件，紧固件被配置为将安装部与转动轴互相锁紧。

以这样的方式，在使用本实用新型的光学传感器时，可以以另外的方式方便地将其安装在机构的转动轴上，灵活地适应向不同机构的安装。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，光学传感器还包括：计算装置，连接至接收装置，该计算装置被配置为根据接收装置对所接收的光的计数和预定圆心角来计算圆盘状本体旋转的角度。

根据本实用新型的技术方案，通过提供了一种在圆周侧面设置有光栅的圆盘状光学传感器，解决了现有技术中光学传感器体积大、难以适应柜内安装需求以及易受到振动影响的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1示出了根据本实用新型的光学传感器的侧视立体图；以及

图2示出了根据本实用新型的光学传感器在高压断路器中的应用示例。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100：光学传感器；

102：圆盘状本体；

104：光栅

106：安装部；

108：光源；

110：接收装置；

202：触头移动部；

204：第一拐臂；

206：第二拐臂；

208：第一连杆；

210：第三拐臂；

212：第二连杆；

x：转动轴；

c0：触头。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块或单元。

根据本实用新型实施例，提供了一种光学传感器。图1示出了根据本实用新型的光学传感器的侧视立体图。

如图1所示，根据本实用新型的光学传感器100包括圆盘状本体102，安装部106、光源108以及接收装置110。

圆盘状本体102具有一定的厚度d。该厚度d可以根据实际需要进行设置。

在圆盘状本体102的圆周侧面上设置有光栅104。

根据本实用新型实施例，设置光栅104的方式包括但不限于将形成有反射型光栅的条带包覆在圆盘状本体102的圆周侧面上，在这种情况下，条带的宽度与圆盘状本体102的厚度d相等。

光栅104可以通过激光刻蚀的方法来形成，例如，在诸如不锈钢的金属反射性条带上以500或1000等份进行激光刻蚀，刻蚀之后，在条带上形成的平行均匀的刻线形成光栅104的不可对光进行反射的部分，而条带上未形成刻线的部分形成光栅104的可对光进行反射的部分。当将条带形的光栅104包覆在圆盘状本体102的圆周侧面上时，光栅104的刻线垂直于圆盘状本体102的盘面。

可选地，在圆盘状本体102的圆周侧面上设置光栅的方式还可以包括在圆盘状本体102的圆周侧面上利用激光刻蚀直接形成光栅104。在这种情况下，所形成的光栅104具有不反射光的多条平行均匀的刻线和刻线之间能够反射光的反光部分，刻线垂直于圆盘状本体102的盘面。当在圆盘状本体102的圆周侧面上直接形成光栅104时，圆盘状本体102优选地由能够对入射光进行反射的材料构成，包括但不限于金属等。

根据本实用新型的实施例，光栅104的多条条平行的刻线中的相邻两条刻线对应于圆盘状本体的预定圆心角设置，这里，相邻的两条刻线可以分别与圆盘状本体102的相同盘面相交在第一点和第二点，预定的圆心角指的是圆盘状本体的圆心与第一点之间的连线和圆盘状本体的圆心与第二点之间的连线之间的夹角。例如，当以500等份刻蚀条带而形成光栅104时，光栅104的相邻刻线对应的角度为360/500＝0.72度。

尽管以上以激光刻蚀方法描述了光栅的形成，但本实用新型并不限于此，本领域中现有以及将来任何可形成光栅的方法都能够应用于本实用新型来形成光栅104。

在圆盘状本体102的圆心处设置有安装部106，其用来将光学传感器100安装至预定的转动轴，例如，带动高压断路器的触头运动的转动轴。当使用光学传感器100时，圆盘状本体102可以围绕安装部106与转动轴进行同步旋转。

安装部106可以是位于圆盘状本体102圆心处的孔，该孔用于将圆盘本体102连接至预定的转动轴，例如，带动高压断路器的触头运动的转动轴。孔的形状可以为圆形、六边形等，但本实用新型并不限于此。

可选地，安装部106可以是位于圆盘本体102圆心处的紧固件，该紧固件被配置为将安装部106与预定的转动轴互相锁紧。紧固件包括但不限于螺母、螺栓等。

光源108固定设置在光学传感器100的圆盘状本体的侧方，与光学传感器100隔开预定的距离，以向光栅发射光。优选地，光源108可以设置在圆盘状本体的下方。光源108包括但不限于激光、发光二极管等。

在本实用新型的实施例中，光源108保持一直向光栅发射光。当从光源108发射的光入射在光栅上时，入射在光栅的刻线上的光被漫射，入射在光栅的刻线之间的部分上的光被反射。

接收装置110固定在光学传感器100的圆盘状本体的侧方，与光学传感器100隔开预定的距离，优选与光源108相邻，以接收从光栅的刻线之间的部分上反射的光。

由于光栅的刻线对入射的光进行漫射，而光栅的刻线之间的部分对入射光进行反射，所以，当光学传感器100的圆盘状本体绕其安装部旋转时，接收装置110以预定的时间间隔断续地从光栅接收到反射光，即，接收装置110以一定的频率从光栅接收光。当接收装置110从光栅接收到一次反射光时，就对接收的光进行一次计数。

可选地，根据本实用新型实施例的光学传感器还可以包括计算装置(图1中未示出)，该计算装置可以连接至接收装置110，并根据接收装置110接收的光的计数和光栅的相邻刻线对应的预定的圆心角来计算光学传感器100的圆盘状本体旋转的角度。

具体地，接收装置110每接收一次光表明光栅转动了相邻刻线对应的预定的圆心角，计算装置根据接收装置110对接收的光进行的计数以及相邻刻线对应的预定的圆心角，即可计算出光学传感器100的圆盘状本体转动的角度。例如，如果光栅的栅距相邻刻线对应0.72度的圆心角，接收器对光的计数为3，则光学传感器100的圆盘状本体转动的角度，即，带动高压断路器的触头运动的转动轴的旋转的角度为0.72×3＝2.16度。

根据本实用新型的光学传感器在其圆盘状本体的圆周侧面而不是盘面上设置有光栅，且光栅的相邻刻线对应预定的角度，则在使用时，本实用新型的光学传感器的圆盘状本体可以安装在带动高压断路器的触头运动的转动轴上，通过转动轴带动圆盘状本体旋转，利用光栅测量圆盘状本体旋转的角度来计算触头的行程，而无需本实用新型的光学传感器在水平面上做平动，也无需另外的动光栅，从而减小了光学传感器的体积，可以在有限的柜内空间中安装本实用新型的光学传感器。

另外，由于本实用新型的光学传感器在使用时，其圆盘状本体通过设置在圆盘状本体圆心处的安装部安装在带动高压断路器的触头运动的转动轴上，从而使得测量过程中受到振动的影响最小化，测量数据不易受到振动的影响，提高了测量数据的稳定性和可靠性。

因此，根据本实用新型的光学传感器具有减小的体积，可以在有限的柜内空间中进行安装，并能够更获得稳定和可靠的测量数据。

为了更好地理解本实用新型，下面描述根据本实用新型的光学传感器的应用示例。

图2示出了根据本实用新型的光学传感器在高压断路器中的应用示例。这里的高压断路器为工作在3.5kv-550kv的断路器。在高压断路器中，触点的分闸速度是评估断路器性能是否优良的一个重要指标，而触点的分闸速度的计算是否准确，很大程度上取决于对触点行程的测量是否准确。本实用新型的光学传感器可以准确地测量高压断路器中的触点行程。

由于高压断路器的结构并不是本实用新型的创新点所在，为使本实用新型易于理解，图2中仅示出了高压断路器中需要进行行程测量的触头及驱动其运动的相应的驱动机构。

具体地，图2中示出了触头移动部202、第一拐臂204、第二拐臂206、第一连杆208、第三拐臂210、第二连杆212以及转动轴x。

如图2所示，在高压电路器中，触头移动部202的运动可以带动触头的上下运动，从而实现触头c0的分合。第一拐臂204的第一端与触头移动部202的下端销接，第一拐臂204的第二端与第二拐臂206的第一端销接。第一连杆208的第一端销接至第二拐臂206的第二端，第一连杆208的第二端销接至第三拐臂210中的a端。第三拐臂210的b端销接至第二连杆212的一端，第三拐臂210的c端固定连接至转动轴x，从而能够与转动轴x同步旋转。第二连杆212可以上下运动。

当由于电压的异常等故障或人为操作的合闸动作而使得高压断路器中的第二连杆212上下运动时，第二连杆212带动第三拐臂210围绕转动轴x旋转，从而第三拐臂210通过连杆208、第二拐臂206、第一拐臂204和触头移动部202带动触头c0上下运动，实现触头的分合。

对于一高压断路器，其转动轴x旋转的角度与触头运动的行程之间的对应关系是预先设定好的，通过测量转动轴x旋转的角度即可获得触头相应的运动行程。

本实用新型的光学传感器可以通过安装部安装在第三拐臂的c端处的转动轴x上，在转动轴x旋转时随着其同步旋转。从而，通过本实用新型的光学传感器可以精确地测量出圆盘状本体的旋转角度，继而可得到转动轴x的旋转角度。利用转动轴x旋转的角度与触头运动的行程之间已知的对应关系，即可准确地计算出触头在预定时间内的运动行程，从而可以准确地计算出高压断路器分闸速度。

尽管在上述应用示例中仅仅描述了本实用新型的光学传感器在高压断路器中的应用，但本实用新型并不限于此，例如，本实用新型的光学传感器还可以应用于诸如隔离开关中。更广泛地说，本实用新型的光学传感器可以应用于任何与上述高压断路器中类似结构的部件行程的测量。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元或模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元或模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元或模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元或模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元或模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元或模块可以集成在一个处理单元或模块中，也可以是各个单元或模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元或模块集成在一个单元或模块中。上述集成的单元或模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元或模块的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。