CN101701791B - 一种角位移传感器 - Google Patents

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Abstract

一种角位移传感器，属于测量旋转角度的传感器，解决现有旋转式电位器角度测量难于安装的问题。本发明包括固定组件和旋转组件，固定组件包括绝缘基体和导电碳膜层，具有缺口的圆弧形导电碳膜层粘附于圆环形绝缘基体表面；导电碳膜层圆弧形两端分别装有正电极和负电极，所述绝缘基体上对应导电碳膜层的圆弧形缺口位置装有信号输出极，信号输出极上焊接有V形铜探针；旋转组件包括绝缘环、铜环和电刷，所述铜环嵌套于绝缘环外圆周，铜环上装有电刷。本发明结构简单紧凑，可以直接套在旋转轴上，无需额外专用传感器安装盒，能在高压液压油中工作，特别适用于水下机器人、水下工程机械及其他水下装备的关节旋转角度测量。

Description

一种角位移传感器
技术领域
本发明属于测量旋转角度的传感器，特别适用于水下机器人、水下工程机械及其他水下装备的关节旋转角度测量。
背景技术
现有用于角度测量的旋转式电位器，其电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小，输出与输入电压比与旋转角度成线性关系。水下机械臂关节转角测量是机械手伺服控制所必须的，使用现有旋转式电位器实时测量水下机械臂关节的旋转角度时，其结构特别不便于安装在关节轴上，只能安装在输出轴端面，且需要额外加工传感器安装盒，造成机械结构不紧凑；
发明内容
本发明提供一种角位移传感器，解决现有旋转式电位器角度测量难于安装的问题。
本发明的一种角位移传感器，包括固定组件和旋转组件，其特征在于：
所述固定组件包括绝缘基体和导电碳膜层，绝缘基体为圆环形，导电碳膜层为具有缺口的圆弧形，粘附于绝缘基体表面；导电碳膜层圆弧形两端分别装有正电极和负电极，所述绝缘基体上对应导电碳膜层的圆弧形缺口位置装有信号输出极，信号输出极上焊接有V形铜探针；
所述旋转组件包括绝缘环、铜环和电刷，绝缘环和铜环均为圆环形，所述铜环嵌套于绝缘环外圆周，铜环上装有电刷；
使用时，所述固定组件和旋转组件顺序套在同一旋转轴上，旋转组件通过螺钉和旋转轴连接，随旋转轴旋转；固定组件的绝缘基体圆环与所述旋转轴之间存在转动间隙，旋转组件的电刷与固定组件的导电碳膜层滑动接触；固定组件的V形铜探针夹持旋转组件的铜环。
所述的角位移传感器，其特征在于：
所述绝缘基体材料为石英粉或玻璃纤维；所述绝缘环材料为环氧树脂；所述电刷材料为铜片镀银。
本发明结构简单紧凑，可以直接套在旋转轴上，无需额外专用传感器安装盒，能在高压液压油中工作，特别适用于水下机器人、水下工程机械及其他水下装备的关节旋转角度测量。用户可以在低成本的情况下，获得高精度的关节摆动角度测量，实现机械臂关节控制。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2(A)为固定部件的主视图；
图2(B)为固定部件的俯视图；
图3(A)为旋转部件的主视图；
图3(B)为旋转部件的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种典型实施状态，本发明包括固定组件和旋转组件，固定组件包括绝缘基体9和导电碳膜层12，具有缺口的圆弧形导电碳膜层12粘附于圆环形绝缘基体9表面；导电碳膜层12圆弧形两端分别装有正电极和负电极，所述绝缘基体上对应导电碳膜层12的圆弧形缺口位置装有信号输出极2，信号输出极2上焊接有V形铜探针3；旋转组件包括绝缘环5、铜环10和电刷11，所述铜环10嵌套于绝缘环5外圆周，铜环10上装有电刷11。绝缘环5上均匀分布3个安装孔4，用于穿过螺钉，将旋转组件固定在旋转轴上。
本发明用于水下机械手的关节旋转角度测量时，水下机械手的关节输出轴1和外壳13以及密封端盖7直接接触海水，由密封圈6密封。在外壳13和密封端盖7组成的空腔内充入液压油安装本发明。本发明固定组件和旋转组件顺序套在同一关节输出轴1(旋转轴)上，旋转组件通过螺钉和关节输出轴1连接，随关节输出轴1旋转；固定组件的绝缘基体9粘接固定在安装环8上，安装环8和壳体13内孔过盈配合固定，绝缘基体9圆环与所述关节输出轴1之间存在转动间隙，旋转组件的电刷11与固定组件的导电碳膜层12滑动接触；固定组件的V形铜探针3夹持旋转组件的铜环10，取得电压信号。
如图2(A)、图2(B)所示，本发明固定组件包括绝缘基体9和导电碳膜层12，绝缘基体9为圆环形，导电碳膜层12为具有缺口的圆弧形，粘附于绝缘基体9表面；导电碳膜层12圆弧形两端夹角为60°，分别装有正电极15和负电极14，正电极15和负电极14之间最近处的夹角为40°，绝缘基体9上对应导电碳膜层12的圆弧形缺口位置装有一个信号输出极2，信号输出极2上焊接有V形铜探针3。
正电极15，负电极14分别接直流电源正负极，导电碳膜层12形成均匀的电压降。
如图3(A)、图3(B)所示，本发明旋转组件包括绝缘环5、铜环10和电刷11，绝缘环5和铜环10均为圆环形，所述铜环10嵌套于绝缘环5外圆周，粘接成一体，铜环10上装有电刷11；绝缘环5上沿径向均匀分布3个安装孔4，用于穿过螺钉，将旋转组件固定在旋转轴上。
绝缘基体9由石英粉压成，能够在油内浸泡；绝缘环5材料为环氧树脂；电刷11材料为铜片镀银。
该角度传感器，实验测量供电电压直流10V，独立线性度0.3％，导电碳膜涂层电阻5.09k，有效测量角度300度左右。
本发明不能直接浸水工作，在水下机械手关节中应用时在壳体中充液压油。所采用的材料都能够保证在液压油下不膨胀和发生腐蚀，耐压可达40Mpa。

Claims (2)

1.一种角位移传感器，包括固定组件和旋转组件，其特征在于：
所述固定组件包括绝缘基体和导电碳膜层，绝缘基体为圆环形，导电碳膜层为具有缺口的圆弧形，粘附于绝缘基体表面；导电碳膜层圆弧形两端分别装有正电极和负电极，所述绝缘基体上对应导电碳膜层的圆弧形缺口位置装有信号输出极，信号输出极上焊接有V形铜探针；
所述旋转组件包括绝缘环、铜环和电刷，绝缘环和铜环均为圆环形，所述铜环嵌套于绝缘环外圆周，铜环上装有电刷；
使用时，所述固定组件和旋转组件顺序套在同一旋转轴上，旋转组件通过螺钉和旋转轴连接，随旋转轴旋转；固定组件的绝缘基体圆环与所述旋转轴之间存在转动间隙，旋转组件的电刷与固定组件的导电碳膜层滑动接触；固定组件的V形铜探针夹持旋转组件的铜环。
2.如权利要求1所述的角位移传感器，其特征在于：
所述绝缘基体材料为石英粉或玻璃纤维；所述绝缘环材料为环氧树脂；所述电刷材料为铜片镀银。
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