[發(fā)明專利]一種具有測量多圈角度功能的復(fù)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(hào): CN109238177B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖祖平;裴麟;王國富;高龍
• 申請（專利權(quán)）人: 大連探索者科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/26
• 分類號(hào): G01B11/26
• 代理公司: 大連大工智訊專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21244
• 代理人: 崔雪

本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，提供一種具有測量多圈角度功能的復(fù)合式角度傳感器，包括：外殼，以及設(shè)置在外殼內(nèi)的絕對式光電角度編碼器、電位器和電路板；所述絕對式光電角度編碼器包括：輸入軸、光源、動(dòng)光柵和定光柵；其中，所述輸入軸設(shè)置在外殼的軸心，且固定有動(dòng)光柵；所述光源設(shè)置在動(dòng)光柵和定光柵上方；所述動(dòng)光柵和定光柵分別刻有絕對式編碼；所述電位器包括：定子和轉(zhuǎn)子；所述轉(zhuǎn)子通過彈性聯(lián)軸器與輸入軸連接；輸入軸能帶動(dòng)動(dòng)光柵和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；所述電路板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、電位器電連接。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)全量程圈數(shù)的準(zhǔn)確測量，提高多圈角度的測量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及角度傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有測量多圈角度功能的復(fù)合式角度傳感器。

背景技術(shù)

角度傳感器是一種感知轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角度的傳感器，可將機(jī)械的線位移或角位移量轉(zhuǎn)換為與其成一定函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出的傳感元件，它除了用于線位移和角位移的外，還廣泛應(yīng)用于測量壓力、加速度、液位等物理量。

傳統(tǒng)多圈角度傳感器是采用磁電編碼或光電編碼測量角度配合齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)測量圈數(shù)。內(nèi)部裝有電池用于斷電后記憶當(dāng)前角度信息。存在的缺陷有：電池壽命短不易更換、齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜精度要求高、體積較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決傳統(tǒng)多圈角度傳感器電池壽命短不易更換、齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜精度要求高、體積較大等技術(shù)問題，提出一種具有測量多圈角度功能的復(fù)合式角度傳感器，被測角度信息由圈數(shù)加上當(dāng)前圈角度組成，使用電位器結(jié)合絕對式光電角度編碼器測量圈數(shù)信息，使用絕對式光電角度編碼器測量當(dāng)前圈角度信息。因此本發(fā)明具有絕對記憶功能，無需使用電池記錄多圈角度信息。

本發(fā)明提供了一種具有測量多圈角度功能的復(fù)合式角度傳感器，包括：外殼(11)，以及設(shè)置在外殼(11)內(nèi)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(dòng)光柵(3)和定光柵(4)；其中，所述輸入軸(1)設(shè)置在外殼(11)的軸心，且固定有動(dòng)光柵(3)；所述光源(2)設(shè)置在動(dòng)光柵(3)和定光柵(4)上方；所述動(dòng)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(zhuǎn)子(8)；所述轉(zhuǎn)子(8)通過彈性聯(lián)軸器(9)與輸入軸(1)連接；輸入軸(1)能帶動(dòng)動(dòng)光柵(3)和轉(zhuǎn)子(8)旋轉(zhuǎn)；

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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)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(hào)；

所述外殼(11)內(nèi)固定設(shè)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)。

優(yōu)選的，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。

優(yōu)選的，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。

優(yōu)選的，所述光源(2)發(fā)出平行光。

對應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種根據(jù)具有測量多圈角度功能的復(fù)合式角度傳感器的測量多圈角度方法，包括以下過程：

步驟1，獲取當(dāng)前圈角度；

步驟2，獲取當(dāng)前圈數(shù)，并利用以下方式進(jìn)行圈數(shù)校正，得到實(shí)際圈數(shù)：

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

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