[發(fā)明專利]一種具有測量多圈角度功能的復合式角度傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811199822.1
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109238177B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設計）人: 廖祖平;裴麟;王國富;高龍
• 申請（專利權）人: 大連探索者科技有限公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 大連大工智訊專利代理事務所(特殊普通合伙) 21244
• 代理人: 崔雪

1.一種具有測量多圈角度功能的復合式角度傳感器，其特征在于，包括：外殼(11)，以及設置在外殼(11)內的絕對式光電角度編碼器、電位器(6)和電路板(5)；

所述絕對式光電角度編碼器包括：輸入軸(1)、光源(2)、動光柵(3)和定光柵(4)；其中，所述輸入軸(1)設置在外殼(11)的軸心，且固定有動光柵(3)；所述光源(2)設置在動光柵(3)和定光柵(4)上方；所述動光柵(3)和定光柵(4)分別刻有絕對式編碼；

所述電位器(6)包括：定子(7)和轉子(8)；所述轉子(8)通過彈性聯軸器(9)與輸入軸(1)連接；輸入軸(1)能帶動動光柵(3)和轉子(8)旋轉；

所述電路板(5)上包括采樣模塊和微控制單元，所述采樣模塊分別與微控制單元、絕對式光電角度編碼器、電位器(6)電連接；其中，采樣模塊，用于將接收的信號轉換成數字量電壓值；微控制單元，用于解算絕對式光電角度編碼器和電位器的信號；

所述外殼(11)內固定設置光柵底座(10)，光柵底座(10)用于固定定光柵(4)、光源(2)、電路板(5)以及定子(7)。

2.根據權利要求1所述的具有測量多圈角度功能的復合式角度傳感器，其特征在于，所述采樣模塊包括紅外光敏二極管、恒流源、采樣電阻和A/D采集芯片。

3.根據權利要求1所述的具有測量多圈角度功能的復合式角度傳感器，其特征在于，所述電路板(5)連接有輸出線纜(12)，所述輸出線纜(12)從外殼(11)穿出。

4.根據權利要求1所述的具有測量多圈角度功能的復合式角度傳感器，其特征在于，所述光源(2)發(fā)出平行光。

5.一種根據權利要求1至4任一項所述具有測量多圈角度功能的復合式角度傳感器的測量多圈角度方法，其特征在于，包括以下過程：

步驟1，獲取當前圈角度；

步驟2，獲取當前圈數，并利用以下方式進行圈數校正，得到實際圈數：

a)如果n′Vs-V_δ＜Vnow′＜n′Vs，360°-δ＜α°＜360°，則得出圈數n＝n′；

b)如果n′Vs-V_δ＜Vnow′＜n′Vs，0°＜α°＜δ，則得出圈數n＝n′+1；

c)如果n′Vs＜Vnow′＜n′Vs+V_δ，360°-δ＜α°＜360°，則得出圈數n＝n′-1；

d)如果n′Vs＜Vnow′＜n′Vs+V_δ，0°＜α°＜δ，則得出圈數n＝n′；

其中，電位器(6)根據電壓值測量得到當前旋轉圈數為n′；輸入軸(1)實際旋轉圈數為n；絕對式光電角度編碼器輸出當前圈角度為α°；電位器(6)實際輸出電壓值為Vnow′；電位器(6)單圈電壓值為Vs；電位器(6)輸出誤差的最大值為V_δ；V_δ對應絕對式光電角度編碼器的角度值為δ；

步驟3，利用步驟1得到的當前圈角度和步驟2得到的實際圈數，得到傳感器的多圈角度數據。

6.根據權利要求5所述的測量多圈角度方法，其特征在于，步驟1，獲取當前圈角度，包括以下過程：

輸入軸(1)帶動動光柵(3)轉動，動光柵(3)和定光柵(4)產生相對運動，光源(2)發(fā)出的平行光穿過動光柵(3)和定光柵(4)后，形成有規(guī)律的光信號，電路板(5)的采樣模塊將接收到的光信號轉換為電信號，并經微控制單元處理得到當前圈角度。

7.根據權利要求5所述的測量多圈角度方法，其特征在于，步驟2中，得到當前圈數，包括以下過程：

輸入軸(1)帶動電位器(6)的轉子(8)轉動，電位器(6)阻值發(fā)生變化，電路板(5)的采樣模塊將電位器(6)的電阻值轉化成電壓值，將電壓模擬量信號轉換成數字量信號，并經微控制單元處理得到傳感器的當前旋轉圈數。