CN106679613A - 非接触式旋转传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对机械设备旋转部件的旋转角度进行连续测量的自动化电子测量装置，特别是一种非接触式旋转传感器，其结构特点是该装置包含固定安装在目标检测设备旋转体上的传感检测盒，以及置于所述传感检测盒无线通讯接收范围内的数据接收盒，其中所述传感检测盒包含传感测量单元、数据处理和存储单元、无线发射单元和第一电源单元，所述数据接收盒包含无线接收单元、通信单元、第二电源单元及外接端口；本发明传感检测盒与旋转体可不用同轴心安装，数据接收盒与机械之间不接触，降低了安装成本，减少了线路敷设带来的诸多不便，提高了使用运行的可靠性。

Description

非接触式旋转传感器

技术领域

本发明属于工业控制设备领域，特别是一种对机械设备旋转部件的旋转角度进行连续测量的自动化电子测量装置。

背景技术

现有的旋转传感器主要有光电式旋转编码器和电磁式旋转编码器以及测速发电机等，其通过旋转的光栅码盘或者磁感应器件将旋转角度变化转换成电信号输出，其存在的弊端主要是现场安装时需要与目标机械结构之间进行同轴心法兰传动联接，对同心度要求较高，在实际应用中，往往因为传动链损坏造成传感器工作失效，而且在加装其他旋转测量设备时，需要重新设计加装传动链装置，并保证安装同心度，造成应用维护成本高，准确性不高；而且现有的测量装置需要敷设线路，增加安装测量装置的难度，对使用场景的要求也较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、使用便捷、节约成本的连续旋转角度测量自动化装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种非接触式旋转传感器，包含固定安装在目标检测设备旋转体上的传感检测盒，以及置于所述传感检测盒无线通讯接收范围内的数据接收盒，所述数据接收盒安装在工业控制设备附近；其中所述传感检测盒包含传感测量单元、数据处理和存储单元、无线发射单元和第一电源单元，所述数据处理和存储单元负责将角度测量的数据进行方向判断和累积处理，输出角度转动的绝对数值，存储在掉电可保存的存储器中，所述无线发射单元负责将处理后的数据和电池电压值通过无线通讯发射出来；所述数据接收盒包含无线接收单元、通信单元、第二电源单元及外接端口，所述无线接收单元负责接收所述无线发射单元发出的角度数据，然后由所述通信单元进行通信协议转换，按标准modbus-rtu工业协议输出，所述第二电源单元直接与外部供电系统相连；

进一步地，所述非接触式旋转传感器还包含无线充电装置，而且所述第一电源单元还包含可充电电池与感应线圈，可充电电池电量不足时，由无线电磁感应线圈进行感应充电，所述第一电源单元还负责所述非接触式旋转传感器的休眠与唤醒工作；

优选地，所述无线充电装置由电源调制单元和发射线圈组成，所述无线充电装置外连电源，通过电源调制单元将电能调制成发射线圈需要的调制信号，发射线圈借助所述第一电源单元内感应线圈将电源能量传输给所述可充电电池；所述无线充电装置安装在感应线圈可工作的非测量旋转体的预定位置，与所述传感检测盒之间无需电连接；

优选地，所述传感测量单元为惯性测量元件微机电陀螺仪，可精确测量旋转体的轴向转动角度；

优选地，所述外接端口为485接口。

优选地，所述传感检测盒与目标检测设备的旋转体可以同轴安装，也可以不同轴安装，只要在旋转半径扫掠面上即可。

使用本发明非接触式旋转传感器的相关原理为：无线充电装置外接电源接入电源调制单元，根据控制要求进行电源波形调制，调制后的电流信号送到发射线圈进行电磁能量发射；惯性测量元件微机电陀螺仪可以直接测量出旋转体的空间角速度与加速度，通过积分解算可获得转动实时角度，经过卡尔曼滤波算法以及相关补偿方法可以使角度输出精度达0.01度；传感检测盒内的数据处理和存储单元对接收到的角度数据进行处理、累积计算，转换成绝对角度值和圈数等信息存储在能够掉电保存的存储器中；传感检测盒内的无线发射单元将数据处理和存储单元中的绝对数值及电池电压值通过无线通讯发射到数据接收盒中的无线接收单元；传感检测盒内的第一电源单元除了负责无线充电功能外，还负责向传感检测单元、数据处理和存储单元、无线发射单元供电，并负责传感检测盒的休眠与唤醒，实现系统低功耗；数据接收盒内的无线接收单元负责接收无线发射单元发来的无线数据信息，数据接收盒内的通信单元将无线接收单元接收到的绝对角度数据等信息转换成标准通讯协议发送给工业控制设备的客户端。

本发明所述的非接触式旋转传感器同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、由于传感检测盒与数据接收盒之间是无线传输，没有线路连接，因而数据接收盒可以就近安装在需要的位置，节省了线路敷设，节省了成本和空间；

2、由于传感检测盒与旋转体可以非同轴心安装，减少了机械传动装置，因而没有任何形式的机械损耗，提高了检测设备的使用寿命，扩大了检测应用范围；

3、由于数据接收盒接收的是目标检测设备旋转体转动的绝对数值，并通过标准工业通讯协议发送给客户端，因而客户端可以直接使用角度绝对真值，不需要再进行过多的数据处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例结构示意图；

图2为本发明实施例安装示意图；

图3为本发明实施例电路结构框图。

标号说明：

1 、目标检测设备； 2、传感检测盒； 3、数据接收盒；

4、无线充电装置； 5、工艺孔； 6、工业控制设备；

7、安装件； 8、安装垫板； 9、安装螺母。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：如图1至3所示，一种非接触式旋转传感器，包含非同轴安装在车轮工艺孔上的传感检测盒、置于所述传感检测盒无线通讯接收范围内的数据接收盒、以及为所述传感检测盒充电的无线充电装置；其中所述传感检测盒内安装有惯性测量元件微机电陀螺仪、数据处理和存储单元、无线发射单元、可充电电池及感应线圈；所述数据接收盒包含无线接收单元、通信单元、第二电源单元，数据接收盒外部设有485接口，传感检测盒与数据接收盒之间通过无线通讯连接；所述无线充电装置由电源调制单元和发射线圈组成，无线充电装置不随车轮转动，需要充电时，传感检测盒随车轮转动到无线充电装置的下方，在其电磁感应范围内，给传感检测盒内部可充电电池充电。

本实施例非接触式旋转传感器的使用方法为，先将安装件、垫板、螺母穿过车轮本身的工艺孔，夹紧在车轮本体上，然后将传感检测盒安装在安装件上，车轮开始转动后，通过传感检测盒与数据接收盒之间的无线通讯连接，即可实现对车轮旋转角度的测量，并可以换算出车轮的位移。

实施例2：本实施例与实施例1唯一不同的地方为，本实施例中非接触式旋转传感器是安装在卷扬筒上，通过传感检测盒与数据接收盒之间的无线通讯连接，换算出卷扬高度的变化，以此实现对工业设备的控制。

以上实施例所述非接触式旋转传感器，传感检测盒与数据接收盒不接触，没有线路连接，不需要同轴心安装，没有机械传动装置，没有任何形式的机械损耗，降低了现场检测传感部分的安装成本，提高了使用运行的可靠性，传感检测盒与数据接收盒之间无线传输，数据接收盒可以就近安装在需要的位置，节省了线路敷设，数据接收盒接收的是目标转动的绝对数值，不需要再进行过多的数据处理。

上述实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，例如：个人计算机、服务器、网络设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，例如：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括在本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种非接触式旋转传感器，其特征在于，包含固定安装在目标检测设备旋转体上的传感检测盒，以及置于所述传感检测盒无线通讯接收范围内的数据接收盒，其中所述传感检测盒包含传感测量单元、数据处理和存储单元、无线发射单元和第一电源单元，所述数据接收盒包含无线接收单元、通信单元、第二电源单元及外接端口。

2.根据权利要求1所述的非接触式旋转传感器，其特征在于，还包含无线充电装置，且所述第一电源单元还包含可充电电池与感应线圈。

3.根据权利要求2所述的非接触式旋转传感器，其特征在于，所述无线充电装置包含电源调制单元和发射线圈。

4.根据权利要求1所述的非接触式旋转传感器，其特征在于，所述传感测量单元为微机电陀螺仪。

5.根据权利要求1所述的非接触式旋转传感器，其特征在于，所述外接端口为485接口。

6.根据权利要求1-5任一项所述的非接触式旋转传感器，其特征在于，所述传感检测盒与目标检测设备的旋转体可以同轴安装，也可以不同轴安装。