[發明專利]一種轉向機用光電式角度傳感器

在審

• 申請號: 202010908248.3
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN114199162A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 李偉;沈雨春;吳靜奇;戴培軍
• 申請（專利權）人: 博世華域轉向系統有限公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 上海專益專利代理事務所(特殊普通合伙) 31381
• 代理人: 方燕娜;王雯婷

本發明涉及電子轉向機技術領域，具體地說是一種轉向機用光電式角度傳感器，包括上蓋板、光電傳感器、漸變色環、連接器、外殼、電子控制單元，上蓋板覆蓋在外殼的頂部，外殼內安裝有連接器，連接器與轉向齒輪連接，連接器外套設有漸變色環，漸變色環的邊緣正下方設有兩個光電傳感器。本發明同現有技術相比，通過設計顏色深度線性漸變的漸變色環，使得不同角度下光電傳感器所吸收的反射光強度不一樣，從而轉變為變化的電信號輸出。當轉向齒輪轉動帶動漸變色環周向轉動，兩個光電傳感器輸出的電壓也跟隨線性變化，電子控制單元根據兩個傳感器電壓值計算獲得轉向齒輪的最終角度值，本發明結構簡單，減少了元器件，簡化了信號處理，降低了生產成本。

技術領域

本發明涉及電子轉向機技術領域，具體地說是一種轉向機用光電式角度傳感器。

背景技術

目前，轉向機扭矩傳感器集成的角度傳感器采用行星齒輪結構加磁感應式，如圖1所示，在固定在轉向齒輪端的支架2上安裝有大齒圈3，跟隨轉向齒輪轉動，同時帶動2個位置固定的行星齒輪4轉動，行星齒輪4上安裝有磁鐵，且2個行星齒輪4的齒數不一樣，行星齒輪4磁鐵下方安裝有對磁場變化敏感的磁阻傳感器6以及處理信號的ASIC芯片。當轉向齒輪轉動時，2個行星齒輪4跟隨轉動，導致磁阻傳感器6周邊的磁場發生變化。磁阻傳感器6將磁場的變化轉換成電信號輸入到ASIC芯片，通過ASIC芯片的計算兩個行星齒輪4的位置差可進一步計算得到當前大齒圈3即轉向齒輪的角度，并以SENT協議的形式傳輸給ECU。

磁感應式扭矩傳感器靈敏度較高，受溫度等外界環境因素的影響較小，但是也存在成本相對較高、信號處理較復雜的問題。

因此，需要設計一種轉向機用光電式角度傳感器，以減少元器件，簡化信號處理，降低生產成本。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供了一種轉向機用光電式角度傳感器，以減少元器件，簡化信號處理，降低生產成本。

為了達到上述目的，本發明是一種轉向機用光電式角度傳感器，包括上蓋板、光電傳感器、漸變色環、連接器、外殼、電子控制單元，上蓋板覆蓋在外殼的頂部，外殼內安裝有連接器，連接器與轉向齒輪連接，連接器外套設有漸變色環，漸變色環的邊緣正下方設有光電傳感器一和光電傳感器二，光電傳感器一的感應電壓信號輸出端與電子控制單元的微控制器的模數轉化通道一連接，光電傳感器二的感應電壓信號輸出端與電子控制單元的微控制器的模數轉化通道二連接。

所述的光電傳感器一或光電傳感器二的發射接收面與漸變色環之間的距離為2mm。

所述的光電傳感器一或光電傳感器二的型號為ITR9909。

所述的電子控制單元所采用的微控制器的型號為TC299TP。

所述的電子控制單元設有電源管理模塊，電源管理模塊的輸入端與12V電源連接，電源管理模塊的輸出端分別與光電傳感器一、光電傳感器二、微控制器的電源端連接。

所述的漸變色環隨著轉向齒輪轉動，光電傳感器一和光電傳感器二接收到漸變色環反射的紅外光并將電信號輸出給微控制器，微控制器將電信號進行模數轉換并形成傳感器一電壓值和傳感器二電壓值，根據傳感器一電壓值和傳感器二電壓值采用查表法及線性插值法獲得當前角度值；如當前角度值大于上一角度值，則判斷當前旋轉方向為逆時針旋轉，如當前角度值小于上一角度值，則判斷當前旋轉方向為順時針旋轉，將當前旋轉方向儲存至寄存器；在存儲器中設置計數器記錄經過0°位置的次數，計數器初始值為0，逆時針旋轉經過0°位置時，計數器數值加1，順時針旋轉經過0°位置，計數器數值減1；最終角度值=當前角度值+計數器數值*360°。

所述的查表法為根據傳感器一電壓值和傳感器二電壓值的具體數值，在電壓角度表格內查找到對應的方向盤角度，即為當前角度值。