[發明專利]一種基于光電探測器的角度位置傳感器及其測量方法

有效

• 申請號: 202010837818.4
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN111998875B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 馮偉;李言;張海霞
• 申請（專利權）人: 北京市漢華環球科技發展有限責任公司
• 主分類號: G01D5/34
• 分類號: G01D5/34;G01B11/26;G01K13/00
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產權代理事務所(普通合伙) 13128
• 代理人: 張培元

本發明公開了一種基于光電探測器的角度位置傳感器，包括圍繞同一軸線圓心對稱的四個扇形光電探測器，用于接收光照產生感應電流；LD激光二極管，位于四個扇形光電探測器的軸線上，用于向扇形光電探測器的受光面發射激光；溫度傳感器，用于測量扇形光電探測器的溫度；與四個扇形光電探測器同軸設置的兩個遮光片，對扇形光電探測器的受光面進行遮擋；電流計算模塊，用于計算輸出的兩個感應電流值的差值；溫度補償模塊，用于對扇形光電探測器的輸出值進行溫度補償；角度位置計算模塊，用于根據補償后的感應電流差值計算待測旋轉軸的角度位置。本發明能夠改進現有技術的不足，不需要重復進行人工校準。

技術領域

本發明涉及角度測量技術領域，尤其是一種基于光電探測器的角度位置傳感器及其測量方法。

背景技術

傳感器為系統提供進行處理和決策所必需的原始信息,很大程度上影響和決定著系統的性能。對閉環控制系統而言,信息反饋的準確性至關重要,那么作為實現信息采集與轉換的傳感器應用恰當與否,則是一個關鍵性的問題。目前,很多應用場合都需要使用角度傳感器進行較高精度的旋轉角度測量，其中遮光型角度傳感器是常用的一種。現有的遮光型角度傳感器為了保證測量精度，需要頻繁進行人工校準，使用不方便。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于光電探測器的角度位置傳感器及其測量方法，能夠解決現有技術的不足，不需要重復進行人工校準。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下。

一種基于光電探測器的角度位置傳感器，包括：

圍繞同一軸線圓心對稱的四個扇形光電探測器，用于接收光照產生感應電流，兩個非相鄰的扇形光電探測器串聯連接形成一組，兩組扇形光電探測器分別輸出兩個感應電流值；

LD激光二極管，位于四個扇形光電探測器的軸線上，用于向扇形光電探測器的受光面發射激光；

溫度傳感器，用于測量扇形光電探測器的溫度；

與四個扇形光電探測器同軸設置的兩個遮光片，兩個遮光片固定在待測旋轉軸，兩個遮光片對稱設置，遮光片位于扇形光電探測器和LD激光二極管之間，用于隨待測旋轉軸旋轉，對扇形光電探測器的受光面進行遮擋；

電流計算模塊，用于計算輸出的兩個感應電流值的差值；

溫度補償模塊，用于對扇形光電探測器的輸出值進行溫度補償；

角度位置計算模塊，用于根據補償后的感應電流差值計算待測旋轉軸的角度位置。

作為優選，所述待測旋轉軸的旋轉角度范圍是±30°。

作為優選，所述電流計算模塊的兩個輸入端分別通過第一電阻和第二電阻連接至第一運放的反向輸入端和正向輸入端，第一運放的反向輸入端通過第三電阻連接至第一運放的輸出端，第一運放的正向輸入端通過第四電阻接地，第一運放的輸出端通過第五電阻連接至電流計算模塊的輸出端，第一運放的輸出端通過第六電阻連接至第二運放的反向輸入端，第二運放的正向輸入端能通過第七電阻接地，第二運放的反向輸入端通過第一電容連接至第二運放的輸出端，第二運放的輸出端連接至三極管的基極，三極管的基極通過第八電阻連接至第一運放的輸出端，三極管的集電極通過第二電容接地，三極管的發射極連接至電流計算模塊的輸出端，三極管的基極通過第三電容接地。

一種上述的基于光電探測器的角度位置傳感器的測量方法，包括以下步驟：

A、LD激光二極管通過遮光片向四個扇形光電探測器發射激光，待測旋轉軸帶動遮光片同步轉動，扇形光電探測器在受光后產生感應電流；

B、電流計算模塊計算兩組扇形光電探測器輸出的兩個感應電流值的差值；

C、溫度補償模塊對扇形光電探測器的輸出值進行溫度補償；