一种基于平面霍尔器件的螺栓转角检测装置的制作方法

1.本发明涉及物联网监测装置技术领域，具体涉及一种基于平面霍尔器件的螺栓转角检测装置。


背景技术：

2.在各种设备中都会用到紧固件，紧固件也是设备可靠运行的关键零件之一，因各种原因造成紧固件松动继而造成整个设备的重大事故现象层出不穷，而且损失巨大。因此，在针对设备维护过程中，有必要针对紧固件的使用情况进行高频地、持续性地监测。螺栓紧固作为一种常见的紧固方法，被广泛应用于基础设施、工程工业设备、车辆、船舶及航空器中。因此，螺栓紧固情况对上述设备的正常工作极为重要，有必要针对这一类紧固件采取专门的监测并在螺栓松动时进行及时的更换。
3.现有技术中缺少针对紧固件进行监测的装置，往往依赖于人工巡检，包括敲击声、目视、标识检查等方法。上述方法作为传统的监测工艺往往是粗略地、较为不准确地，不能很好地在较长时间内对累计松动进行及时的监测，同时需要消耗大量的人力。在特殊情况下，比如特种作业环境、特殊天气以及水下环境中对该类紧固件进行人工监测也具有极大的困难。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于平面霍尔器件的螺栓转角检测装置。
5.具体技术方案如下：
6.一种基于平面霍尔器件的螺栓转角检测装置，包括磁体部和感测部，所述感测部套接在螺母外侧，所述磁体部与螺栓端面固定；
7.所述感测部通过平面霍尔传感器接收所述磁体部发出的磁信号并生成角度信息发送至外部物联网系统。
8.优选地，所述磁体部包括：
9.连接座，所述连接座为套筒结构，所述连接座套接于所述螺栓的螺杆部分；
10.所述连接座的外径小于所述螺母的直径；
11.磁体，所述磁体平行设置于所述连接座的上表面；
12.所述磁体的n极与s极分布在与所述连接座上表面平行方向上的所述磁体的两端。
13.优选地，所述感测部包括：
14.固定装置，所述固定装置与所述螺母外侧紧固连接；
15.所述固定装置上方设置有壳体，所述壳体中包括：
16.所述平面霍尔传感器，设置在所述壳体底部，所述平面霍尔传感器的感测方向朝下指向所述磁体部；
17.处理模块，所述处理模块连接所述平面霍尔传感器并获取所述平面霍尔传感器输
出的角度信号并处理；
18.总线模块，所述总线模块连接所述处理模块和所述外部物联网系统，并将所述处理模块处理后的角度信号发送至所述外部物联网系统。
19.优选地，所述壳体中还包括：
20.温度传感器，所述温度传感器设置在所述壳体底部并输出一温度信号；
21.所述处理模块根据所述温度信号对所述角度信号进行校准。
22.优选地，所述固定装置为卡箍结构；
23.所述卡箍结构为长条状，自所述壳体的两侧延伸至所述螺母的外侧并抱持在所述螺母的两侧。
24.优选地，所述壳体为立方体，所述立方体侧面具有一接口，所述接口用于连接所述总线模块与所述外部物联网系统。
25.优选地，所述平面霍尔传感器与所述磁体的间距为0.5
‑
1mm。
26.优选地，所述固定装置的高度为75
‑
125mm。
27.优选地，所述平面霍尔传感器包括：
28.第一磁通量感测单元，用于感测平行于所述平面霍尔传感器的第一方向上的第一磁通量；
29.第二磁通量感测单元，用于感测平行于所述平面霍尔传感器的第二方向上的第二磁通量；
30.运算单元，所述运算单元根据所述第一磁通量和所述第二磁通量计算出所述角度信号。
31.优选地，所述第一方向与所述第二方向垂直设置。
32.上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过设置非接触式的平面霍尔传感器对螺栓与螺母之间的相对转动角度进行实时监测，能够获得精度极高的角度变化值；并通过总线发送至外部物联网系统，监测效果好，实时性高。
附图说明
33.参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
34.图1为本发明实施例的整体示意图；
35.图2为本发明实施例的磁体部示意图；
36.图3为本发明实施例的感测部正视图；
37.图4为本发明实施例的感测部侧视图；
38.图5为本发明实施例的感测部系统框图；
39.图6为本发明实施例的平面霍尔传感器示意图。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其
他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
42.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
43.本发明包括：
44.一种基于平面霍尔器件的螺栓转角检测装置，如图1所示，包括磁体部1和感测部2，感测部2套接在螺母外侧，磁体部1与螺栓端面固定；
45.感测部2通过平面霍尔传感器221接收磁体部1发出的磁信号并生成角度信息发送至外部物联网系统。
46.具体地，当螺栓松动时，螺栓与螺母之间的相对角度会发生变化，进而带动磁体部1发生转动。当磁体部1发生转动时，其产生的磁场方向会发生改变，进而导致平面霍尔传感器221测得的磁场方向发生改变，从而得出螺栓的转动角度并生成角度信号发送至外部物联网系统。
47.在一种较优的实施例中，磁体部1包括：
48.连接座11，连接座11为套筒结构，连接座11套接于螺栓的螺杆部分；
49.连接座11的外径小于螺母的直径；
50.磁体12，磁体12平行设置于连接座11的上表面；
51.磁体12的n极与s极分布在与连接座11平行方向上的磁体12两端。
52.具体地，平面霍尔传感器221能够有效检测与芯片表面共面的磁通密度，通过将磁体12设置为径向磁化的磁体能够使得磁体12产生的磁场方向与芯片表面平行，进而准确测出磁场的方向。
53.在一种实施例中，连接座11内壁刻有m42x4.5规格的螺纹，用于旋接在螺栓上。根据所需要适配的螺栓，可以适应性地调整连接座11内壁的螺纹规格。
54.在一种较优的实施例中，感测部2包括：
55.固定装置21，固定装置21与螺母外侧紧固连接；
56.固定装置21上方设置有壳体22，壳体22中包括：
57.平面霍尔传感器221，设置在壳体22底部，平面霍尔传感器221的感测方向朝下指向磁体部1；
58.处理模块222，处理模块222连接平面霍尔传感器221并获取平面霍尔传感器221输出的角度信号并处理；
59.总线模块224，总线模块224连接处理模块222和外部物联网系统，并将处理模块222处理后的角度信号发送至外部物联网系统。
60.具体地，处理模块222接收平面霍尔传感器221输出的角度信号，并根据角信号进行处理得出螺栓当前的角度，随后通过总线模块224发送至外部物联网系统。通过持续性地统计螺栓当前的角度即可观察出螺栓的角度的变化，进而由外部物联网系统判断螺栓是否存在松动的情况，松动是否大于安全限值。
61.进一步地，总线模块224发出的信息中可以包括螺栓的角度信息、螺栓的编号、位置及螺栓的标号，并通过rs485、rs232、can等物联网总线之一发送至外部物联网系统。外部物联网系统可以根据统计到的螺栓角度信息生成螺栓的角度变化曲线，并在螺栓的松动情
况偏离安全的限值时及时发送相应的报警信息至运维单位，通知运维人员及时前往螺栓松动处对螺栓进行及时加固或更换。
62.在一种较优的实施例中，壳体22为一立方体，其长度为67毫米、宽度60毫米、高度25毫米。壳体22的上表面为一可移除的上盖，上盖通过螺丝固定在壳体22上，便于在平面霍尔传感器221、处理模块222、总线模块224故障时将上盖移除进行整体或部分的撤换，提高了维护的便捷性。
63.在一种较优的实施例中，壳体22中还包括：
64.温度传感器223，温度传感器223设置在壳体22底部并输出一温度信号；
65.处理模块222根据温度信号对角度信号进行校准。
66.具体地，在工业环境中，环境温度变化较大，往往会达到
‑
40～125℃。当温度发生变化时，磁体12产生的磁场强度会发生一定程度的改变，进而影响到角度计算的准确度。通过设置温度传感器223并使之指向安装在螺栓上的磁体12可以有效地测出磁体12所处的环境温度，进而为处理模块222提供温度补偿用的温度数据，使得处理模块222通过温度补偿算法计算出更为准确的角度数据。
67.在一种较优的实施例中，固定装置21为卡箍结构；
68.卡箍结构为长条状，自壳体22的两侧延伸至的外侧并抱持在螺母的两侧以此实现固定连接的效果。
69.在一种较优的实施例中，卡箍结构为宽度35毫米，长度为100毫米的长条状结构，其厚度根据所需要的工作环境、所要抱持的螺母尺寸以及夹持力度可以设置为0.01毫米至100毫米之间的任意值。
70.在一种较优的实施例中，卡箍结构通过两个及以上的固定装置固定在壳体22的两侧。固定装置可以是铆钉、螺丝、螺栓或其他连接件。
71.在一种较优的实施例中，壳体22为立方体，立方体侧面具有一接口225，接口225用于连接总线模块224与外部物联网系统。
72.具体地，壳体22的侧面具有一便捷接头，其可以是具有螺纹、卡口或密封胶圈的圆形、矩形接头。通过设置便捷接头可以实现较好的连接效果，便于维护人员在螺栓上安装完壳体22以后再将外部线路连接至壳体22上。通过这种设置方式可以有效地避免现有技术中常见的、自壳体22中延伸出的连接线导致的安装困难和线材干涉问题。
73.在一种较优的实施例中，平面霍尔传感器221与磁体12的间距为0.5
‑
1mm。
74.具体地，将平面霍尔传感器221与磁体12的间距设置为0.5
‑
1mm可以取得较好的感测效果。
75.在一种较优的实施例中，固定装置21的高度为75
‑
125mm。
76.在一种较优的实施例中，平面霍尔传感器221包括：
77.第一磁通量感测单元2211，用于感测平行于平面霍尔传感器221的第一方向上的第一磁通量；
78.第二磁通量感测单元2212，用于感测平行于平面霍尔传感器221的第二方向上的第二磁通量；
79.运算单元2213，运算单元2213根据第一磁通量和第二磁通量计算出角度信号。
80.在一种较优的实施例中，第一方向与第二方向垂直设置。
81.具体地，平面霍尔传感器221通过第一磁通量感测单元2211和第二磁通量感测单元2212分别感测x轴方向上的第一磁通量和y轴方向上的第二磁通量，并根据产生的第一电压v
x
和第二电压v
y
以及公式计算得到角度。
82.本发明的有益效果在于：通过设置非接触式的平面霍尔传感器对螺栓与螺母之间的相对转动角度进行实时监测，能够获得精度极高的角度变化值；并通过总线发送至外部物联网系统，监测效果好，实时性高。
83.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。