CN102313072B - 无接触式磁旋转霍尔传感器位置采样装置 - Google Patents

无接触式磁旋转霍尔传感器位置采样装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于一种无接触式磁旋转霍尔传感器位置采样装置，包括底座(24)，其特征在于在底座(24)上，在上盖(23)上活动装有轴一(2)、轴二(3)、轴三(4)、轴四(5)，在底座(24)中间的一侧活动地装一个输入轴(1)；轴二(3)上端头装有磁铁一(16)，轴四(5)上端头装有磁铁二(17)；磁铁一(16)与AS5054霍尔传感器一(18)相对应，磁铁二(17)与AS5045霍尔传感器二(19)相对应；在控制器壳体(22)中固定一个电气控制电路板(20)。电气控制电路板(20)由主控制电路(33)与LIN通讯电路(32)联通；适应测量任意多圈，数据精确可靠，无类似电位器磨损，使用寿命长，无需备用电池，结构简单，成本低。

Description

无接触式磁旋转霍尔传感器位置采样装置
技术领域
本发明属于执行器位置采样装置，特别涉及用于各种阀门位置检测的一种无接触式磁旋转霍尔传感器位置采样装置。
背景技术
目前国内外常规执行器位置采样方法和装置有三种：一是采用绝对值型旋转编码器：该装置精度高，可以直接测量多圈；其缺点是结构复杂，价格昂贵。二是电位器：它的优点是价格低，体积小，调试简单；它的不足之处是配合固定减速比，只能测量固定圈数，由于电阻接触面磨损，长时间使用精度降低，磨损严重时将损坏。三是计数器式：它的优点是精度高，可以直接测量多圈；其缺点是需要电池供电，当出现强干扰时可能出现计数误错。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种适应测量多档任意圈数，消除电位器磨损，无需备用电池，结构简单，成本低的无接触式磁旋转霍尔传感器位置采样装置。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种无接触式磁旋转霍尔传感器位置采样装置，包括底座、上盖和控制器壳体，其特征在于在底座上设的底座轴承座中固定有底座轴承，在上盖上设的上盖轴承座中固定有上盖轴承，在两个轴承之间活动装有轴一、轴二、轴三、轴四，在底座中间的一侧穿出底座壁活动地装在底座轴承中一个输入轴；输入轴上固定一个齿轮一，轴一上固定有齿轮二和齿轮三，轴二上固定有齿轮四和齿轮五，轴三上固定齿轮六和齿轮七，轴四上固定有齿轮八；齿轮一与齿轮二相啮合，齿轮三与齿轮四相啮合，齿轮五与齿轮六相啮合，齿轮七与齿轮八相啮合；轴二和轴四上端活动地穿出上盖，轴二上端头固定有磁铁一座，磁铁一座中装有磁铁一，轴四上端头固定有磁铁二座，磁铁二座中装有磁铁二；磁铁一与AS5045霍尔传感器一相对应，磁铁二与AS5045霍尔传感器二相对应；在控制器壳体中用控制板固定螺栓固定一个电气控制电路板。电气控制电路板由STM8S103F单片机U4组成的主控制电路与由TPIC1021通讯接口芯片U1组成的LIN总线通讯电路联通；主控制电路与由AS5045霍尔传感器一U2、AS5045霍尔传感器二U5组成的位置采集电路联通。
本发明的有益效果是：该位置采样装置采用了先进的无接触式磁旋转霍尔传感器进行位置采样，消除了电位器磨损，使用寿命长；传感器采样的数据只跟磁铁与霍尔传感器相对位置有关，所以不需备用电池，适应性强，测量多档任意圈数，电气控制和机械结构简单，成本低，采用通讯模式输出，保证了测量的数据的精确性和可靠性。
附图说明
以下结合附图以实施例具体说明。
图1是无接触式磁旋转霍尔传感器位置采样装置主视图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图2的B-B剖视图；
图4是无接触式磁旋转霍尔传感器位置采样装置的电气控制原理图；
图中：1-输入轴；2-轴一；3-轴二；4-轴三；5-轴四；6-齿轮一；7-齿轮二；8-齿轮三；9-齿轮四；10-齿轮五；11-齿轮六；12-齿轮七；13-齿轮八；14-磁铁一座；15-磁铁二座；16-磁铁一；17-磁铁二；18-霍尔传感器一；19-霍尔传感器二；20-电气控制电路板；21-插口；22-控制器壳体；23-上盖；24-底座；25-上盖轴承座；26-底座轴承座；27-上盖轴承；28-底座轴承；29-电控板固定螺栓；30-固定螺栓；31-位置采集电路；32-LIN通讯电路；33-主控制电路；34-电源电路；U1-TPIC1021通讯接口芯片；U2-AS5045霍尔传感器一；U3-MC78M05转换稳压器；U4-STM8S103F单片机；U5-AS5045霍尔传感器二；D1-二极管；C1～C4、C6、C10、C11、C13-电容；C5、C7、C8、C12、C14-电解电容；R1～R3-电阻。
具体实施方式
实施例，参照附图，一种无接触式磁旋转霍尔传感器位置采样装置，包括底座24、上盖23和控制器壳体22，其特征在于在底座24上设的底座轴承座26中固定有底座轴承28，在上盖23上设的上盖轴承座25中固定有上盖轴承27，在两个轴承之间活动装有轴一2、轴二3、轴三4、轴四5，在底座24中间的一侧穿出底座壁活动地装在底座轴承28中一个输入轴1；输入轴1上固定一个齿轮一6，轴一2上固定有齿轮二7和齿轮三8，轴二3上固定有齿轮四9和齿轮五10，轴三4上固定齿轮六11和齿轮七12，轴四5上固定有齿轮八13；齿轮一6与齿轮二7相啮合，齿轮三8与齿轮四9相啮合，齿轮五10与齿轮六11相啮合；轴二3和轴四5上端活动地穿出上盖23，轴二3上端头固定有磁铁一座14，磁铁一座14中装有磁铁一16，轴四5上端头固定有磁铁二座15，磁铁二座15中装有磁铁二17；磁铁一16与AS5045霍尔传感器一18相对应，磁铁二17与AS5045霍尔传感器二19相对应；在控制器壳体22中用控制板固定螺栓29固定一个电气控制电路板20。电气控制电路板20由STM8S103F单片机U4组成的主控制电路33采用串行总线与由TPIC1021通讯接口芯片U1组成的LIN通讯电路32联通；主控制电路33与由AS5045霍尔传感器一U2、AS5045霍尔传感器二U5组成的位置采集电路31联通。底座24、上盖23和控制器壳体22之间用固定螺栓30固定连接在一起。上盖23上设有插口21与上位机连接。
电气控制部份(见附图4)由位置采集电路31、LIN通讯电路32、主控制电路33和电源电路34组成。位置采集电路31包括AS5045霍尔传感器一U2(附图2中的18)、AS5045霍尔传感器二U5(附图2中的19)、电解电容C5、C14和电容C4、C6；U2的7脚接地，8脚接U5的9脚，9脚接主控制电路33中的单片机U4的17脚，10脚接U4的15脚和U5的10脚，11脚接U4的10脚和U5的11脚，15脚接C5的正极，16脚接C6的一端和+5V电源；C5的负极和C6另端接地。
LIN通讯电路32包括IPIC1021通讯接口芯片U1、电容C1、C2和电阻R1；U1的1脚接U4的3脚、20脚和R2的2端，2脚接U4的1脚，3脚接R1的2端，4脚接U4的2脚和电阻2的2端，5脚接C2、C1的一端和地，6脚C2另一端和电源电路34中的插排52的1脚，7脚接C1的另一端和电源输入VBAT；R1的1端接电源输入VBAT。
主控电路33包括STM8S103F单片机U4、电解电容C12、电容C10、C13和电阻R1、R2；U4的7脚接C10、C13一端、C12负极和地，8脚接C10的另一端，9脚接C13另一端C12正极和+5V电源；R2和R3的1端接+5V电源。
电源电路34包括MC78M05转换稳压器U3、二极管D1、CON3插排J2、电解电容C7、C8和电容C3、C11；V3的1脚接C3的一端、C8的正极；D1的一端接电源输入VBAT，2脚接C3另一端、C7、C8的负极、J2的3脚和地，3脚接C7的正极、C11的另一端和+5V电源；J2的2脚接D1的另一端。
该采样装置电气控制模块与上位机输入采用LIN总线通讯与AS5045采用SPI的通讯方式采集数据，通讯可靠，线路简单，使用操作十分方便，将被测量物体与输入轴1连接，将插口21与上位机连接，即能测量任意多圈，测量数据精确可靠，无类似电位器磨损问题，使用寿命长，无需备用电池，结构简单，成本低。

Claims (1)

1.一种无接触式磁旋转霍尔传感器位置采样装置，包括底座(24)、上盖(23)和控制器壳体(22)，其特征在于在底座(24)上设的底座轴承座(26)中固定有底座轴承(28)，在上盖(23)上设的上盖轴承座(25)中固定有上盖轴承(27)，在两个轴承之间活动装有轴一(2)、轴二(3)、轴三(4)、轴四(5)，在底座(24)的一侧穿出一个活动地装在底座轴承(28)中的输入轴(1)；输入轴(1)上固定一个齿轮一(6)，轴一(2)上固定有齿轮二(7)和齿轮三(8)，轴二(3)上固定有齿轮四(9)和齿轮五(10)，轴三(4)上固定齿轮六(11)和齿轮七(12)，轴四(5)上固定有齿轮八(13)；齿轮一(6)与齿轮二(7)相啮合，齿轮三(8)与齿轮四(9)相啮合，齿轮五(10)与齿轮六(11)相啮合；轴二(3)和轴四(5)上端活动地穿出上盖(23)，轴二(3)上端头固定有磁铁一座(14)，磁铁一座(14)中装有磁铁一(16)，轴四(5)上端头固定有磁铁二座(15)，磁铁二座(15)中装有磁铁二(17)；磁铁一(16)与AS5045霍尔传感器一(18)相对应，磁铁二(17)与AS5045霍尔传感器二(19)相对应；在控制器壳体(22)中用控制板固定螺栓(29)固定一个电气控制电路板(20)，电气控制电路板(20)由STM8S103F单片机U4组成的主控制电路(33)采用串行总线与由TPIC1021通讯接口芯片U1组成的LIN通讯电路(32)联通；主控制电路(33)与由AS5045霍尔传感器一、AS5045霍尔传感器二组成的位置采集电路(31)联通。
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