[發明專利]一種轉角傳感器

有效

• 申請號: 201210288154.6
• 申請日: 2012-08-15
• 公開（公告）號: CN102798340A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 高玉琴
• 申請（專利權）人: 高玉琴
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

一種轉角傳感器，具體說涉及一種由定片和動片構成的平行板式電容器，動片固定在轉軸上，轉軸轉動時其電容值可產生與轉軸的轉角值相對應的變化，用于檢測被測物體的旋轉角度。

背景技術

伺服電機在在自動控制系統中能方便的定位、換向，使用壽命長，適合于各種環境。而檢測伺服電機旋轉角度的光學編碼器，在高溫、嚴寒、潮濕、高速、高震動的場合無法正常工作，限制了伺服電機的應用，而且光學編碼器價格較高，增加了使用成本。

公開號為CN1661332A的發明專利申請公開說明書，公開了一種旋轉角度傳感器，將可變電容器的移動電極安裝并固定于要被檢測旋轉角度的物體上，固定電極與該被測物體的旋轉無關地固定，移動電極的旋轉角度變化時，電極之間的靜電電容也發生變化，通過一C-V轉換電路（電容-電壓轉換電路）將旋轉角度轉換成電壓信號，并公開了該旋轉角度傳感器的構造，但該旋轉角度傳感器在高溫、嚴寒、潮濕、高速、高震動的場合也無法正常工作。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種轉角傳感器，該轉角傳感器具有較高的轉角轉換精度，可在惡劣環境條件使用，而且制造成本較低。

該本發明的轉角傳感器，包括電介質為空氣的可變電容器1、可變電容器2、套筒形狀的外殼3，所述的可變電容器裝在外殼3內，外殼3的兩端裝有端蓋5，端蓋5的圓心部位裝有軸承7，靠近端蓋5圓周的部位等分設有多個定位孔51；定位孔51的個數優選為4個。

安裝有可變電容器1、可變電容器2的動片11、21的轉軸4從軸承7的內孔中向外伸出；?

可變電容器1的定片12和可變電容器2的定片22分別安裝在定片軸6上，定片軸6通過定位孔51固定在端蓋5上，定片軸6與定位孔51絕緣；

定片12之間、定片22之間的間隔相等；動片11位于相鄰的定片12中間位置，動片21位于相鄰的定片22中間位置；所述的動片與定片平行；

所述的動片平面形狀主體為半圓形，定片為圓形，其中間部位挖出一與動片平面形狀相同的部分，動片隨轉軸4旋轉時，動片與定片的重合面積發生周期性變化；

可變電容器1的定片12與可變電容器2的定片22相互錯開一個定位孔51的孔位角度固定在端蓋5上，使得可變電容器1的動片與定片出現最大重合面積時的轉角與可變電容器2的動片與定片出現最大重合面積時的轉角不相同。

所述的轉角傳感器還包括電容值固定的電容器1a、1b，電容器1a的一端與可變電容器1的定片軸6電連接，其連接點為轉角信號輸出端A；電容器1b的一端與可變電容器2的定片軸6電連接，其連接點為轉角信號輸出端B；電容器1a、1b的另一端相連，其連接點為電壓激勵信號輸入端S；所述的外殼為激勵信號、轉角信號的地端D。

為更好補償環境溫度、濕度變化對轉角信號的影響，所述的電容值固定的電容器1a、1b，為空氣電介質電容器。

為減小旋轉時可變電容器產生的振動，所述的動片11與動片21在轉軸4上平衡對稱設置。?

本發明的有益效果是：1、傳感器的結構采用金屬材料來制造實現的，因此可在惡劣的環境中使用，可靠性好，使用壽命長；2、傳感器構成的電氣電路形式為電容器與可變電容器串聯電路，其輸出的信號經電容元件分壓形成，電容器和可變電容器的電介質均為空氣，因此傳感器輸出的電壓信號不受環境溫度、濕度變化的影響；?3、該傳感器輸出轉角信號為電壓信號，可瞬時測量電壓信號的幅值來確定轉角的角度，現有模數轉換電子模塊的采樣周期可在50ns以下，因此該傳感器可檢測高速旋轉物體高的轉角；4、傳感器由雙聯可變電容器構成，可變電容器1和可變電容器2出現最大電容值的轉角不同，通過比較可變電容器1和可變電容器2的電容值，除了能測量被測旋轉物體的轉角外，還能判別正、反轉，計算出轉速、轉數；?5、該傳感器加工方便，制造成本較低；與本轉角傳感器配套的測量裝置的電子元件性能穩定、價格較低，因此轉角測量裝置制造成本相應也低。

附圖說明

圖1為本發明第一實施例的結構示意圖。

圖2為可變電容器1的動片形狀示意圖。

圖3為可變電容器2的動片形狀示意圖。

圖4為本發明的定片形狀示意圖。

圖5為采用本發明測量轉角的測量裝置方框圖。

圖6為電容值與轉角關系曲線圖。

圖7為本發明的第二實施例的結構示意圖。

圖8為電容器1a、1b的極板的形狀示意圖。

標號說明：

1—可變電容器1；2—可變電容器；3—外殼；4—轉軸；