CN102798404B - 一种转轴式电位器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转轴式电位器，包括转轴和前壳，所述转轴安装在所述前壳上，在所述转轴后端装有能够随该转轴连动的磁铁，所述转轴后侧设有与所述磁铁对应的将磁通量转换为电压信号的芯片板，所述转轴后部设有盘件，该盘件能够限制所述转轴在所述前壳上向前移动，在所述磁铁和芯片板之间设有阻挡件，所述磁铁的磁力线能够穿过所述阻挡件。采用非接触式结构，使用寿命大大增加，采用盘件限制转轴向前移动，采用阻挡件限制转轴向后移动，增加了转轴的可靠性，提高了测量数据的稳定性。

Description

一种转轴式电位器

技术领域

本发明涉及到传感器技术，尤其是涉及一种转轴式电位器。

背景技术

电位器是具有引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。它通常由电阻体和可移动的电刷或滑动系统组成，当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。即当电阻体的两个固定触电之间外加一个电压时，通过转动或滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触点位置成一定关系的电压。目前使用的电位器一般为触电式电位器，由电阻膜和触点构成，直接调节触点在电阻膜上所处的位置，可调整电阻的大小，从而调整电位的高低。由于触点与电阻膜之间的频繁接触和直接摩擦，造成电阻膜的磨损和擦伤，使电位器寿命不长。目前对电位器的改良主要是通过在电阻膜与触点之间增加导电保护装置来保护电阻膜或触点，从而达到延长电位器寿命的目的，但并未从根本上解决电位器因摩擦损伤造成寿命不长的问题。

中国专利号为98212193.8，名称为“电感式液位传感器”的实用新型专利公开了一种斜坡形铁芯的电磁传感器，其特点是通过在线圈中铁芯相对电导率的变化，实现位移变化的检测，其说明书中提到：铁芯形状无论是圆锥、圆台、棱锥、棱台等均可，且线性可通过修正铁芯来校正，但无论说明书中提出何种铁芯，都具有刚性结较强、成本较高的特点，要对铁芯进行修正，只能是打磨铁芯整体的坡度，如说明书所言，使铁芯整体的坡度保持一致，其线性效果受到铁芯坡度的局限，实施难度很大，所以现在的电磁传感器中几乎没有看到这种技术方案的身影。

中国专利号为02217324.2，名称为“无触点电位器”的实用新型专利公开了一种无触点电位器，它是由传感系统和电路分析转换系统构成，它的传感系统是由感应线圈和感应体组成，感应线圈是一个螺线管线圈，感应体是一根导磁体，感应体靠近感应线圈，感应体与感应线圈之间的相对位置可操纵移动。该发明专利通过调整感应体与感应线圈之间相对位置达到调整电位的目的，它是一种无磨损的电位器，适合需频繁调速的电机、电动缝纫机等行业。但是此发明具有以下不足：第一是虽然解决了电位器的磨损问题，而采用可变电感原理制作的传感器已经在越来越多的领域得到应用，其主要功能是将各种物理特性转为电学特性，从而实现各种参数的自动检测，但是此专利技术难以实现电位高低的精确调节，更谈不上使用该电位器进行各种参数的检测；第二是线性不易调节，可变电感式传感器通常采用实心铁芯，对铁芯加工的均匀性、线圈绕制的均匀性要求很高。

从上述介绍可以看出，在自控系统中，尤其是在电动执行机构中，传统电位器在工作时，触点和电阻体直接接触，不断地滑动摩擦，电阻体很快就会磨损，使得精度下降，寿命缩短。而非接触式电位器由于没有摩擦，稳定性和寿命都很好，非接触式电位器有光电式、霍尔式、电磁式，磁阻式，它们的精度、线性度、重复性等方面都有所不同，价格也有很大差别，也难得到广泛的运用。

中国专利号为200820096190.1，名称为“用于执行机构的霍尔电位器”的实用新型专利公开了一种用于执行机构的霍尔电位器，包括穿过外壳的转轴，与转轴连动的磁钢，与磁钢对应的将磁通量转换为电压信号的霍尔元件，连接霍尔元件的执行反正切(ATAN)运算的信号处理电路。该信号处理电路为，顺序连接的模数转换器(A/D)、数字信号处理器(DSP)、数模转换器(D/A)或数字输出电路。霍尔元件为霍尔阵列，并与所述信号处理电路集成为一体的霍尔芯片。转轴伸出外壳的中部固定有与执行机构联动的齿轮。外壳包括与转轴滑动配合的空心铜螺柱，与铜螺柱固定连接的上盖，可以卡入上盖底部的底座。霍尔芯片焊结在一块安装在外壳内的电路板上，卡入底座中，定位在上盖与底座之间。此发明虽然具有体积小、成本低等特点，但是也存在如下不足：一是结构复杂，零件多；二是可靠性差；三是测量精度低，误差大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单新颖，测量精度高的转轴式电位器。

本发明的技术方案如下：一种转轴式电位器，包括转轴和前壳，所述转轴安装在所述前壳上，在所述转轴后端装有能够随该转轴连动的磁铁，所述转轴后侧设有与所述磁铁对应的将磁通量转换为电压信号的芯片板，其要点是：所述转轴后部设有盘件，该盘件能够限制所述转轴在所述前壳上向前移动，在所述磁铁和芯片板之间设有阻挡件，所述磁铁的磁力线能够穿过所述阻挡件。采用以上结构，转轴旋转，使得转轴上的磁铁同时转动，从而使得磁场发生变化，与磁铁对应的不接触的芯片板感应到的磁通量也会产生相应的变化，芯片板将检测到的磁通量转换为电压信号，通过运算，得出磁铁转动的相应的角度位置信息，故而得到转轴的旋转的角度信息，测量精度精准，采用非接触式结构，使用寿命大大增加。以上结构中，采用盘件限制转轴向前移动，采用阻挡件限制转轴向后移动，增加了转轴的可靠性，提高了测量数据的稳定性。

所述前壳包括壳体和导套，所述导套连接在所述壳体前端并贯通该壳体，在所述壳体和导套连接处设有导轨环，所述转轴内套在所述导套中，所述盘件前端面抵在所述导轨环上。采用以上结构，设置导套和导轨环，均能够使转轴稳定性增加，不会发生晃动等情况，增加了测量的可靠性。

在所述壳体内设有阻挡部，在所述盘件侧壁上设有限位部，当所述限位部随所述盘件转动时，所述阻挡部与所述限位部接触，从而能够阻挡所述盘件继续转动。采用以上结构，转轴能够转动350°，转动角度大大增加，本发明使用时，增加了测量的距离。

为了使转轴在转动时不会发生晃动，同时也能够更好的限制转轴向前移动，所述盘件前端面上设有环向导槽，所述导轨环位于所述环向导槽内。

在所述导轨环上外套有摩擦环，该摩擦环位于所述导轨环外壁和环向导槽内壁之间。采用以上结构，转轴转动时，由于摩擦环的存在，增强了转动转轴时的手感，避免了转轴转动时的松散转动。

为了实现磁铁的可靠安装，同时能够保证磁铁的磁力线穿过阻挡件，保证测量精度，在所述盘件后端面上沿所述转轴轴心线开有磁铁安装孔，所述磁铁呈柱形结构，并安装在所述磁铁安装孔中，该磁铁前后两端为磁极。

在所述盘件后端面上环向均匀分布有滚珠安装座，在所述滚珠安装座中安装有滚珠，所述滚珠抵在所述阻挡件上。采用以上结构，既能够防止转轴向后移动，由能够减少转轴转动时的摩擦阻力，尤其是由于滚珠的均匀分布，能够很好的保证转轴转动时不会发生晃动。

所述阻挡件为板状结构，该阻挡件安装在所述前壳内，在该阻挡件后侧的所述前壳内安装所述芯片板，所述前壳盖装有后盖。

有益效果：本发明的采用，具有以下显著特点：采用简单新颖的结构限制转轴的前后移动，同时增加了转动时转轴的稳定性，从而大大提高了测量精度，大幅缩小了整体体积，可靠性得到大幅提高，能够适应恶劣的使用环境；具有组装简便、成本低、应用前景广泛等特点。

附图说明

图1是本发明的结构意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明的立体分解图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

请参见图1、图2和图3：一种转轴式电位器，包括转轴1和前壳2，所述转轴1安装在所述前壳2上，在所述转轴1后端装有能够随该转轴1连动的磁铁3，所述转轴1后侧设有与所述磁铁3对应的将磁通量转换为电压信号的芯片板4，所述转轴1后部设有盘件5，该盘件5能够限制所述转轴1在所述前壳2上向前移动，在所述磁铁3和芯片板4之间设有阻挡件6，所述磁铁3的磁力线能够穿过所述阻挡件6，该阻挡件6采用导磁效果好的材料制成。

结合图1、图2和图3可以看出：所述前壳2包括壳体2a和导套2b，所述导套2b连接在所述壳体2a前端并贯通该壳体2a，在所述壳体2a和导套2b连接处设有导轨环2c，所述转轴1内套在所述导套2b中，所述盘件5前端面抵在所述导轨环2c上，在所述壳体2a内设有阻挡部2a1，在所述盘件5侧壁上设有限位部5a，当所述限位部5a随所述盘件5转动时，所述阻挡部2a1与所述限位部5a接触，从而能够阻挡所述盘件5继续转动，所述盘件5前端面上设有环向导槽5b，所述导轨环2c位于所述环向导槽5b内，在所述导轨环2c上外套有摩擦环7，该摩擦环7位于所述导轨环2c外壁和环向导槽5b内壁之间。请参见图2和图3：在所述盘件5后端面上沿所述转轴1轴心线开有磁铁安装孔1a，所述磁铁3呈柱形结构，并安装在所述磁铁安装孔1a中，该磁铁3前后两端为磁极。

结合图2和图3还可以看出：在所述盘件5后端面上环向均匀分布有滚珠安装座5c，在所述滚珠安装座5c中安装有滚珠8，所述滚珠8抵在所述阻挡件6上。

请参见图3：所述阻挡件6为板状结构，该阻挡件6安装在所述前壳2内，在该阻挡件6后侧的所述前壳2内安装所述芯片板4，所述前壳2盖装有后盖9。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种转轴式电位器，包括转轴(1)和前壳(2)，所述转轴(1)安装在所述前壳(2)上，在所述转轴(1)后端装有能够随该转轴(1)连动的磁铁(3)，所述转轴(1)后侧设有与所述磁铁(3)对应的将磁通量转换为电压信号的芯片板(4)，其特征在于：所述转轴(1)后部设有盘件(5)，该盘件(5)能够限制所述转轴(1)在所述前壳(2)上向前移动，在所述磁铁(3)和芯片板(4)之间设有阻挡件(6)，所述阻挡件(6)采用导磁效果好的材料制成，所述磁铁(3)的磁力线能够穿过所述阻挡件(6)；所述前壳(2)包括壳体(2a)和导套(2b)，所述导套(2b)连接在所述壳体(2a)前端并贯通该壳体(2a)，在所述壳体(2a)和导套(2b)连接处设有导轨环(2c)，所述转轴(1)内套在所述导套(2b)中，所述盘件(5)前端面抵在所述导轨环(2c)上。

2.根据权利要求1所述的一种转轴式电位器，其特征在于：在所述壳体(2a)内设有阻挡部(2a1)，在所述盘件(5)侧壁上设有限位部(5a)，当所述限位部(5a)随所述盘件(5)转动时，所述阻挡部(2a1)与所述限位部(5a)接触，从而能够阻挡所述盘件(5)继续转动。

3.根据权利要求1所述的一种转轴式电位器，其特征在于：所述盘件(5)前端面上设有环向导槽(5b)，所述导轨环(2c)位于所述环向导槽(5b)内。

4.根据权利要求3所述的一种转轴式电位器，其特征在于：在所述导轨环(2c)上外套有摩擦环(7)，该摩擦环(7)位于所述导轨环(2c)外壁和环向导槽(5b)内壁之间。

5.根据权利要求1所述的一种转轴式电位器，其特征在于：在所述盘件(5)后端面上沿所述转轴(1)轴心线开有磁铁安装孔(1a)，所述磁铁(3)呈柱形结构，并安装在所述磁铁安装孔(1a)中，该磁铁(3)前后两端为磁极。

6.根据权利要求1所述的一种转轴式电位器，其特征在于：在所述盘件(5)后端面上环向均匀分布有滚珠安装座(5c)，在所述滚珠安装座(5c)中安装有滚珠(8)，所述滚珠(8)抵在所述阻挡件(6)上。

7.根据权利要求1所述的一种转轴式电位器，其特征在于：所述阻挡件(6)为板状结构，该阻挡件(6)安装在所述前壳(2)内，在该阻挡件(6)后侧的所述前壳(2)内安装所述芯片板(4)，所述前壳(2)盖装有后盖(9)。