CN101281019B - 滑环-电阻式角度定位器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种角度测量装置，特别是一种滑环-电阻式角度定位器，属于大型时钟指针角度定位装置技术领域。滑环-电阻式角度定位器，特征在于包括三个滑环，三个电刷，16个电阻，连接块，传输线和处理器单元1，滑环2、3、4沿轴向同轴固连为一体，滑环3接输入电压，另两个滑环2、4按纵向由等分绝缘材料层27分别分成60等份，8个不同阻值的电阻首先顺序连接前8个不同的等份连接块，然后顺序连接随后的8个连接块，依次类推，所有60个连接块与8个不同阻值的电阻相连接，最后所有电阻的另一端连接到滑环3上。本发明角度测量装置克服传统角度定位装置结构复杂、成本高、不便安装在大型时钟机芯中等缺陷，可以适应大型时钟指针角度定位要求，便于安装、传输、成本低。

Description

滑环-电阻式角度定位器

一、技术领域

本发明涉及一种角度测量装置，特别是一种滑环-电阻式角度定位器，属于大型时钟指针角度定位装置技术领域。

二、背景技术

目前，大型时钟指针角度定位只要求分辨率为6度，定位速度最高(秒针)为1转/分。传统的角度定位装置如自整角机、编码器等，结构复杂，成本高，不便安装在大型时钟机芯中，因此不适应于大型时钟指针角度定位。

三、发明内容

本发明目的在于解决上述已有技术存在的不足，提供一种可以适应大型时钟指针角度定位要求，分辨率达到6度，定位速度最高(秒针)为1转/分，结构分布合理、定位准确，便于安装、传输、成本低的滑环-电阻式角度定位器。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明滑环-电阻式角度定位器，特殊之处在于包括三个滑环2、3、4，三个电刷5、6、7，16个电阻8-23，连接块，传输线24、25、26和处理器单元1，滑环2、3、4沿轴向同轴固连为一体，滑环3接输入电压，另两个滑环2、4按纵向由等分绝缘材料层27分别分成60等份，8个不同阻值的电阻首先顺序连接前8个不同的等份连接块，然后顺序连接随后的8个连接块，依次类推，所有60个连接块与8个不同阻值的电阻相连接，最后所有电阻的另一端连接到滑环3上；输入电压通过不同电阻的分压，经过连接块、电刷、传输线连接到达处理器单元1，由处理器单元1定位角度；因为滑环2、4的连接块连接8个不同的电阻，滑环2、4可得到8个不同的分压值，所以通过滑环2、4的不同分压值，处理器单元1可辩识60个等份角度；

滑环2、4的信号输出端连接电刷，电刷的信号输出端通过传输线与信号处理器单元1串联，电源分别与电刷、信号处理器单元连接；

滑环2、3、4沿轴向同轴固连为一体，滑环2、3、4外端的电刷安装在电刷座中；弹簧一端固连在电刷座上部，另一端压在电刷上，因此电刷在弹簧力的作用下可沿电刷座移动，与滑环保持滑动接触；传输线与电刷焊接在一起；电刷座和滑环按一定的相对位置安装在机芯中，相对位置要保证电刷和滑环的良好接触；

所述滑环采用铜质滑环，滑环中间的等分绝缘材料层采用环氧树脂，电阻采用精密电阻丝电阻，电刷铜质或石墨电刷，传输线采用5类网线；

所述电滑环2、滑环4采用角度等分，并与不同的分压电阻相连；

所述信号处理器单元1由微控制器、比较器、分压电阻网络组成，微控制器的三根数据线与电子开关的地址线相连接，使微控制器可以控制滑环2、4的电压信号分别通过电子开关；电子开关的输出信号与8个比较器正端相连，分压电阻网络把基准电压分成8个等份，分别与8个比较器的负端相连；8个比较器的输出与微控制器的8个数据线相连；滑环2、4的不同分压值经过8个比较器的比较，输出不同的高低电压组合，被微控制器读取；当微控制器通过控制电子开关，分别读取到滑环2、4的8个比较器的输出，即可判断滑环所处的角度。

本发明的滑环-电阻式角度定位器，通过滑环的转动接通不同阻值的电阻，不同阻值的电阻对输入电压进行不同的分压，不同的分压传递到处理器单元，根据处理结果输出大型时钟的角度。

本发明的角度测量装置可以克服传统的角度定位装置如自整角机、编码器等的结构复杂、成本高、不便安装在大型时钟机芯中等缺陷，可以适应大型时钟指针角度定位要求，便于安装、传输、成本低。

四、附图说明

图1：本发明最佳实施方案示意图；

图2：本发明最佳实施方案滑环侧面结构图；

图3：本发明最佳实施方案三滑环连接结构图；

图4：本发明最佳实施方案电阻线路板正面结构图；

图5：本发明最佳实施方案电阻线路板背面结构图；

图6：本发明最佳实施方案中处理器单元电路原理图。

图中，处理器单元1，滑环2、滑环3、滑环4、电刷5、电刷6、电刷7、电阻8、电阻9、电阻10、电阻11、电阻12、电阻13、电阻14、电阻15、电阻16、电阻17、电阻18、电阻19、电阻20、电阻21、电阻22、电阻23、传输线24、传输线25、传输线26、绝缘材料层27、弹簧28、电刷座29。

五、具体实施方式

以下参照附图，给出本发明的具体实施方式，用来对本发明的构成进行进一步说明。

本发明最佳实施方案如下：

滑环-电阻式角度定位器参考图1-6，电源的电压通过传输线25至电刷5，通过电刷5电压加到滑环2上，若在角度1上，滑环2的电压通过电阻8到滑环3上，通过电刷7传递到处理器单元1上。同样，滑环4的电压通过电阻9加到滑环3上，通过电刷7传递到处理器单元1上。

滑环2、3、4外端的电刷安装在电刷座中；弹簧一端固连在电刷座上部，另一端压在电刷上，因此电刷在弹簧力的作用下可沿电刷座移动，与滑环保持滑动接触；传输线与电刷焊接在一起；电刷座和滑环按一定的相对位置安装在机芯中，相对位置要保证电刷和滑环的良好接触；滑环采用铜质滑环，等分绝缘材料层采用环氧树脂，电阻采用0.5瓦的精密电阻丝电阻，电刷铜质或石墨电刷，传输线采用5类网线；

信号处理器单元1包括电子开关、比较器、微控制器8031及其外围直流配置电路构成，微控制器中有处理程序，微控制器的三根数据线与电子开关的地址线相连接，使微控制器可以控制滑环2、4的电压信号分别通过电子开关；电子开关的输出信号与8个比较器正端相连，分压电阻网络把基准电压分成8个等份，分别与8个比较器的负端相连；8个比较器的输出与微控制器的8个数据线相连；滑环2、4的不同分压值经过8个比较器的比较，输出不同的高低电压组合，被微控制器读取；当微控制器通过控制电子开关，分别读取到滑环2、4的8个比较器的输出，即可判断滑环所处的角度。

本实施例的滑环-电阻式角度定位器，通过滑环的转动接通不同阻值的电阻，不同阻值的电阻对输入电压进行不同的分压，不同的分压传递到处理器单元，根据处理结果输出大型时钟的角度。

本实施例的角度测量装置可以克服传统的角度定位装置如自整角机、编码器等的结构复杂、成本高、不便安装在大型时钟机芯中等缺陷，可以适应大型时钟指针角度定位要求，便于安装、传输、成本低。

Claims (5)

1.滑环-电阻式角度定位器，其特征在于包括第一滑环(2)、第一电刷(5)、第一传输线(25)、第二滑环(3)、第二电刷(7)、第二传输线(24)、第三滑环(4)、第三电刷(6)、第三传输线(26)，16个电阻(8-23)，等份连接块和信号处理器单元(1)，第一滑环(2)、第二滑环(3)、第三滑环(4)沿轴向同轴固连为一体，第二滑环(3)接输入电压，第一滑环(2)、第三滑环(4)按圆周方向由等分绝缘材料层(27)分别分成60等份连接块，上述16个电阻每8个分别分配在第一滑环(2)和第三滑环(4)上，分别分配在第一滑环(2)和第三滑环(4)上的8个不同阻值电阻的一端首先顺序连接前8个不同的等份连接块，然后顺序连接随后的8个连接块，依次类推，所有60个连接块与8个不同阻值的电阻相连接，最后上述16个电阻(8-23)的另一端连接到第二滑环(3)上；输入电压由第二滑环(3)通过上述不同阻值电阻的分压，分别经过连接块、第一和第三电刷、第一和第三传输线连接到达信号处理器单元(1)，由信号处理器单元(1)定位角度；第一滑环(2)、第三滑环(4)的信号输出端分别连接第一和第三电刷，第一和第三电刷的信号输出端分别通过第一和第三传输线与信号处理器单元(1)串联，电源分别与上述第一、第二、第三电刷、信号处理器单元连接。

2.按照权利要求1所述的滑环-电阻式角度定位器，其特征在于所述第一滑环(2)、第二滑环(3)、第三滑环(4)外端的第一、第二、第三电刷分别安装在各自的电刷座中；弹簧一端固连在电刷座上部，另一端压在电刷上，电刷在弹簧力作用下沿电刷座移动，与滑环保持滑动接触；传输线与电刷焊接在一起；电刷座和滑环按一定的相对位置安装在机芯中，相对位置要保证电刷和滑环的良好接触。

3.按照权利要求1所述的滑环-电阻式角度定位器，其特征在于所述第一、第二、第三滑环采用铜质滑环，滑环中间的等分绝缘材料层(27)采用环氧树脂，上述16个电阻采用精密电阻丝电阻，上述第一、第二、第三电刷采用铜质电刷或石墨电刷，上述第一、第二、第三传输线采用5类网线。

4.按照权利要求1所述的滑环-电阻式角度定位器，其特征在于所述第一滑环(2)、第三滑环(4)采用角度等分，并与不同的电阻相连。

5.按照权利要求1所述的滑环-电阻式角度定位器，其特征在于所述信号处理器单元(1)由微控制器、比较器、分压电阻网络组成，微控制器的三根数据线与电子开关的地址线相连接，使微控制器控制第一滑环(2)、第三滑环(4)的电压信号分别通过电子开关；电子开关的输出信号与8个比较器正端相连，分压电阻网络把基准电压分成8个等份，分别与8个比较器的负端相连；8个比较器的输出与微控制器的8个数据线相连。

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