[發明專利]一種滿角度無限旋轉單電位器及高精度角度校測方法

在審

• 申請號: 202210143771.0
• 申請日: 2022-02-17
• 公開（公告）號: CN114420396A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 樊昌元;周麒丞;蘇德斌;郭在華;譚杰;王財麗;王俊傑;陳盈宇;任鴻濤;張迪;胡輝棟
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學
• 主分類號: H01C10/34
• 分類號: H01C10/34;H01C1/16;G01B7/30;G01P3/44;G01P15/08
• 代理公司: 成都正煜知識產權代理事務所(普通合伙) 51312
• 代理人: 袁宇霞

本發明涉及360°角度傳感器領域，提供了一種滿角度無限旋轉單電位器及高精度角度校測方法。本發明的目的在于提供一種滿角度無限旋轉單電位器，不存在測量死角，且能夠360°循環測量。主要方案包括外殼、電極座、頂蓋，所述電極座安裝于外殼內通過頂蓋固定，所述電極座的頂面設置上碳膜圈，在電極座的底面設置下碳膜圈，所述上碳膜圈設有上碳膜圈開口，下碳膜圈設有下碳膜圈開口，上碳膜圈開口與下碳膜圈開口在水平上的投影不重合，所述電極座中心設置有轉軸，轉軸上設置有電極片，電極片包括與上碳膜圈電接觸的上電極片和與下碳膜圈電接觸的下電極片。

技術領域

本發明涉及360°角度傳感器領域，提供了一種滿角度無限旋轉單電位器及高精度角度校測方法。

背景技術

角度電位器通常是具有三個引出端、其通過在不同角度阻值按照線性變化原理設計。電位器通常由碳膜電阻圈和可移動的電極刷組成。當電極刷沿電阻體移動時，在輸出端即獲得與位移量成一定關系的電阻值或電壓，且現有的角度電位器無法做到360°連續測量。

現有技術一種多圈精密電位器CN 204360863 U，文獻方法和裝置結構復雜，需要三維空間，即需要三維坐標才能定量計算，文中只有定性的介紹，沒有定量算法，特別是在使用中，電位器轉軸隨著轉動會上下移動，對被測物體連接要求較高，空間增加，也增加體積，應用范圍受限。

現有技術一種風力發電機葉輪方位角的測量裝置及其測量方法CN 112855468 A，文中的裝置和方法測量角度還需要一個位移傳感器，文中給出的算法需要sin計算，單片機難以實現。

現有技術寬幅電位器CN 103489554 A，文獻方法和裝置結構復雜，需要三維空間，即需要三維坐標才能定量計算，文中只有定性的介紹，沒有定量算法，特別是在使用中，電位器轉軸隨著轉動會上下移動，對被測物體連接要求較高，空間增加，也增加體積，應用范圍受限。

現有技術360度旋轉的電位器CN 204189544 U，需要兩個電位器，也未給出具體算法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種滿角度無限旋轉單電位器，不存在測量死角，且能夠360°循環測量。

為了實現上述目的本發明采用以下技術方案：

一種滿角度無限旋轉單電位器，外殼、電極座、頂蓋，所述電極座安裝于外殼內通過頂蓋固定，所述電極座的頂面設置上碳膜圈，在電極座的底面設置下碳膜圈，所述上碳膜圈設有上碳膜圈開口，下碳膜圈設有下碳膜圈開口，上碳膜圈開口與下碳膜圈開口在水平上的投影不重合，所述電極座中心設置有轉軸，轉軸上設置有電極片，電極片包括與上碳膜圈電接觸的上電極片和與下碳膜圈電接觸的下電極片。

上述技術方案中，上碳膜圈開口處的一端為上碳膜圈電極引出端，上碳膜圈電極引出端通過電極引出，另一端為上碳膜圈跳線端；

下碳膜圈開口處的一端為下碳膜圈電極引出端，下碳膜圈電極引出端通過電極引出，另一端為下碳膜圈跳線端；

上碳膜圈跳線端與下碳膜圈跳線端通過跳線電連接。

上述技術方案中，下碳膜圈跳線端與上碳膜圈跳線端的錯位角度為θ，θ即電器角度相位差。

上述技術方案中，電位器旋轉角度α為：

其中，v_c為電極片處電壓，I為恒流源電流，R₁、R₂分別是下碳膜圈和上碳膜圈的電阻，γ為上碳膜圈開口和下碳膜圈開口對應的機械角度，θ為下碳膜圈跳線端與上碳膜圈跳線端的錯位角度，即電器角度相位差。

上述技術方案中，上碳膜圈和下碳膜圈半徑、材料、面積等完全一樣。