[發明專利]非接觸角度/位移檢測傳感器

無效

• 申請號: 200810047810.7
• 申請日: 2008-05-22
• 公開（公告）號: CN101586966A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 馬哲學;李立剛
• 申請（專利權）人: 黃石市鑫馬電子科技有限公司
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26
• 代理公司: 黃石市三益專利商標事務所
• 代理人: 饒建華

(一)技術領域：

本發明涉及光電子技術領域，是一種非接觸角度/位移檢測傳感器。

(二)背景技術：

目前普遍采用滑動電位器和編碼器作角度位移檢測。滑動電位器存在調節角度小、線性差、機械磨損造成工作不穩定的缺陷，并且是模擬量輸出形式；而編碼器，它有機械編碼器和光電編碼器二種。光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成，通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔的園盤，由于光柵盤與旋轉柄同軸，旋轉柄旋轉時，光柵盤同速旋轉，經發光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號。

機械編碼器優點是成本低，但存在觸點器件易氧化產生接觸不良及使用壽命短等缺陷。特別是分辨率低，限制了許多應用。

光電編碼器優點很明顯，具有精度高，工作可靠，接口數字化等優點。

但現存在以下不足之處：

(1)增量式編碼器，斷電后是無法記憶轉動的位置信息。

(2)光柵盤直徑限制了分辨率的指標。

(3)結構復雜、成本高，限制了許多在民用產品上的大量應用。

(三)發明內容：

本發明的目的是要解決現有滑動電位器調節角度小，線性差，穩定性差，而光電編碼器結構復雜，成本高的問題，提供一種新型非接觸角度/位移檢測傳感器。

本發明的具體方案是：設計有殼體，殼體的中心處安裝有旋轉軸，殼體的尾端配有蓋板，其特征是：在殼體內固定安裝有圖像采樣處理系統，在旋轉軸上裝有反射板，在殼體上還裝有信號輸出接口連接圖像采樣處理系統。

本發明中所述反射板，具有基板，在基板上鍍有均勻分布的放射金屬細線條，或在基板上涂覆或印制均勻、具有反差、圖像變化的有色顆粒物。

本發明中所述的圖像采樣處理系統，包括有電路板，在電路板上安裝有透鏡、LED發射光管以及單片機芯片，與單片機芯片分別連接有DSP圖像數字微處理器、存儲器、復位電路、串行通訊輸出信號處理電路。

本發明中所述的DSP圖像數字微處理器是采用ADNS2610型數字式光學傳感芯片，該芯片采用精確的光學導航技術，具有雙線制半雙工通信端口，可以通過獲得連續的表面圖像而測量出其運動位置，每秒可拾取1500張圖片，最高測量速度為每秒12英寸，解析度為每英寸400點，通過對該芯片的檢測信息可準確判斷運動方向并精確地計算出運動的實際距離。

本發明是采用新型光電轉換原理，將圖像檢測技術同單片機信息處理技術結合設計成小型角度/位移檢測裝置。根據反射板圖像的變化的X、Y軸向信號，判斷出旋轉方向并計算轉換出旋轉角度/位移變化量，經信號處理后送出變化量的串行數據。

本發明具有以下優點：

1、具有成本低、體積小、精度高、性能穩等特點，特別是低成本可適合于民用產品的應用。

2、另外該傳感器內部為無接觸檢測方式，沒有滑動電位器接觸磨損的缺陷。可實現360度范圍的檢測。

3、可直接輸出數字量或頻率量，方便與控制cpu接口。

4、將直線運動轉為調節柄的旋轉運動，則可換算出位移數據而作為精確的位移距離檢測。

(四)附圖說明：

圖1是本發明總體結構示意圖；

圖2是本發明反射板之一的主視圖；

圖3是本發明反射板之二的主視圖；

圖4是本發明圖像采樣處理系統的原理方框圖；

圖5是本發明圖像采樣處理系統的電路圖。

圖中：1-旋轉軸，2-信號輸出接口，3-殼體，4-蓋板，5-螺絲，6-圖像采樣處理系統，7-反射板，8-LED發射光管，9-圖像數字微處理器，10-電路板，11-凸透鏡，12-單片機芯片，13-環氧基板，14-鍍金細放射線條，15-PVC板，16-深色顆粒物。

(五)具體實施方式：

參見圖1，本發明具有圓筒形殼體3，在殼體3的中心處安裝有旋轉軸1，旋轉軸1采用電位器阻尼方式設計，防止旋轉軸自由旋轉。特別是：在殼體3內固定安裝有圖像采樣處理系統6，在殼體3的側壁上還裝有信號輸出接口2，連接圖像采樣處理系統中CPU的串行通訊電路；且在殼體3內、旋轉軸1的尾端固定安裝特制反射板7；最后采用三個螺絲5將蓋板4與殼體3裝為一體，即構成本發明。