CN107389103A - 一种磁绝对角度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁绝对角度传感器，属于传感器装置技术领域，解决现有磁绝对角度传感器分辨率低、精确度低、工况适应性差的技术问题。解决方案为：所述壳体的一侧端面设置有法兰连接面，壳体的另一侧端面设置有端盖，所述转轴设置于壳体内并且转轴的一端延伸至法兰连接面的外部，转轴的另一端端部设置有磁体安装槽，磁体安装槽内固定设有磁体；远离法兰连接面一侧并与转轴的轴线方向相垂直地依次设置有传感器板和控制板，所述传感器板上与磁体位置对应处设置有通孔，通孔位置处设置有用于信号检测的环形HALL阵列。本发明提供的一种磁绝对角度传感器，分辨率高、测量精确高，并且环境适应性好、抗冲击、振动及电磁兼容性优异。

Description

一种磁绝对角度传感器
技术领域
本发明属于传感器装置技术领域，特别涉及一种磁绝对角度传感器。
背景技术
角度传感器是一种将回转物体运动状态转换为电信号的器件，常用的角度传感器主要有旋转电位计、旋转变压器、光电编码器、磁绝对角度传感器等几种类型。绝对角度传感器是将物体运动的绝对角度转换为电信号输出的传感器件，是现代自动控制系统的重要组成部件，被广泛应用于汽车制造、医疗设备、航天、航海及军事设备等领域。
目前，磁绝对角度传感器，普遍采用霍尔传感技术，由一块旋转磁体和一片工业级集成霍尔传感芯片构成其核心检测电路，利用磁体的转动产生旋转磁场，然后通过霍尔传感芯片检测其磁场强度，从而检测出旋转角度。其优点是结构简单、无接触、长寿命、直接绝对角度读取、无须零点记忆，其不足是受集成霍尔传感芯片分辨率、精确度以及对环境适应性的制约，传感器分辨率、精确度比较低，环境适应性、抗冲击、振动以及电磁兼容性比较差，很难满足实际工况的应用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，解决现有技术中磁绝对角度传感器分辨率低、精确度低，环境适应性、抗冲击、振动以及电磁兼容性差的技术问题，提供一种结构简单、高分辨率、高精确度、环境适应性好的磁绝对角度传感器。
本发明通过以下技术方案予以实现。
一种磁绝对角度传感器，它包括转轴、壳体、传感器板和控制板，其中：所述壳体的一侧端面设置有法兰连接面，壳体的另一侧端面设置有端盖，所述转轴设置于壳体内并且转轴的一端延伸至法兰连接面的外部，转轴的另一端端部设置有磁体安装槽，磁体安装槽内固定设有磁体，在壳体内与转轴的两端位置对应处分别设置有轴承座，轴承座内设有轴承，一侧的轴承通过卡簧与法兰连接面的内侧壁连接；
远离法兰连接面一侧并与转轴的轴线方向相垂直地依次设置有传感器板和控制板，传感器板和控制板通过紧固件固定在壳体内，所述传感器板上与磁体位置对应处设置有通孔，通孔位置处设置有用于信号检测的环形HALL阵列，所述传感器板上还安装有用于内部电气元件连接的排母；所述控制板上装有宽电压电源模块，用于输入信号采集、转换的信号处理芯片，用于输出信号控制及核心算法实现的CPU芯片，用于总线输出的通信芯片，用于内部电气元件连接的排针，用于输出电气连接的排座和用于提高电气兼容性的电子元件，以及电气保护和指示电子元件；所述传感器板与所述控制板通过装于所述传感器板上的排母和装于所述控制板上的对应排针电气连接在一起；
所述壳体侧壁设置有电气接口，所述电气接口通过装于所述控制板上的排座与所述控制板电气连接。
进一步地，所述端盖与壳体之间设置有环形密封圈。
进一步地，所述端盖上还设置有指示孔和设零孔。
进一步地，所述壳体为一体式壳体，其外形为立方体或者为定制异形壳体。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明提供的一种磁绝对角度传感器，其辨率达到16、18、20位，精确度达到±1角分、±0.5角分、±0.25角分，与现有技术方案分辨率12位，精确度±5角分相比，测量精确度相应高了5倍、10倍、20倍；而且，本发明在环境适应性好、抗冲击、振动及电磁兼容性优异，完全满足GJB150A-2009军用设备环境试验要求与GJB151B-013军用设备电磁兼容性试验要求。本发明打破了国际技术壁垒，使得磁绝对角度传感器在本发明基础上可以持续进行技术提升。
附图说明
图1为本发明整体立体爆炸结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明：本实施例是以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下面的实施例。
如图1所示，本实施例中的一种磁绝对角度传感器，它包括转轴3、壳体8、传感器板9和控制板12，其中：所述壳体8的一侧端面设置有法兰连接面6，壳体8的另一侧端面设置有端盖14，所述转轴3设置于壳体8内并且转轴3的一端延伸至法兰连接面6的外部，转轴3的另一端端部设置有磁体安装槽4，磁体安装槽4内固定设有磁体5，在壳体8内与转轴3的两端位置对应处分别设置有轴承座，轴承座内设有轴承2，一侧的轴承2通过卡簧1与法兰连接面6的内侧壁连接；
远离法兰连接面6一侧并与转轴3的轴线方向相垂直地依次设置有传感器板9和控制板12，传感器板9和控制板12通过紧固件固定在壳体内，所述传感器板9上与磁体5位置对应处设置有通孔，通孔位置处设置有用于信号检测的环形HALL阵列10，所述传感器板9上还安装有用于内部电气元件连接的排母11；所述控制板12上装有宽电压电源模块18，用于输入信号采集、转换的信号处理芯片20，用于输出信号控制及核心算法实现的CPU芯片21，用于总线输出的通信芯片19，用于内部电气元件连接的排针22，用于输出电气连接的排座17和用于提高电气兼容性的电子元件，以及电气保护和指示电子元件；所述传感器板9与所述控制板12通过装于所述传感器板9上的排母11和装于所述控制板12上的对应排针22电气连接在一起；
所述壳体8侧壁设置有电气接口7，所述电气接口7通过装于所述控制板9上的排座17与所述控制板9电气连接。
进一步地，所述端盖14与壳体8之间设置有环形密封圈13。
进一步地，所述端盖14上还设置有指示孔15和设零孔16。
进一步地，所述壳体8为一体式壳体，其外形为立方体或者为定制异形壳体。
使用时，通过转轴3转动，带动固定于转轴3上磁体安装槽4内的磁体5同步转动，产生旋转磁场，从而在安装有环形HALL阵列10的传感器板10上获得一个周期性电压曲线，该电压经专用的信号处理芯片20解析与转换后再通过数字信号算法解算，可提供一个高分辨率、高精确度的绝对角度位置信息。本发明采用了设置有独特环形HALL阵列的传感器板10作为核心检测、转换部件，从而使得本发明彻底摆脱了现有技术所受的制约，在测量分辨率、精确度，以及环境适应性、电磁兼容性、抗冲击、振动性方面得到了较大的提高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种磁绝对角度传感器，它包括转轴(3)、壳体(8)、传感器板(9)和控制板(12)，其特征在于：所述壳体(8)的一侧端面设置有法兰连接面(6)，壳体(8)的另一侧端面设置有端盖(14)，所述转轴(3)设置于壳体(8)内并且转轴(3)的一端延伸至法兰连接面(6)的外部，转轴(3)的另一端端部设置有磁体安装槽(4)，磁体安装槽(4)内固定设有磁体(5)，在壳体(8)内与转轴(3)的两端位置对应处分别设置有轴承座，轴承座内设有轴承(2)，一侧的轴承(2)通过卡簧(1)与法兰连接面(6)的内侧壁连接；
远离法兰连接面(6)一侧并与转轴(3)的轴线方向相垂直地依次设置有传感器板(9)和控制板(12)，传感器板(9)和控制板(12)通过紧固件固定在壳体内，所述传感器板(9)上与磁体(5)位置对应处设置有通孔，通孔位置处设置有用于信号检测的环形HALL阵列(10)，所述传感器板(9)上还安装有用于内部电气元件连接的排母(11)；所述控制板(12)上装有宽电压电源模块(18)，用于输入信号采集、转换的信号处理芯片(20)，用于输出信号控制及核心算法实现的CPU芯片(21)，用于总线输出的通信芯片(19)，用于内部电气元件连接的排针(22)，用于输出电气连接的排座(17)和用于提高电气兼容性的电子元件，以及电气保护和指示电子元件；所述传感器板(9)与所述控制板(12)通过装于所述传感器板(9)上的排母(11)和装于所述控制板(12)上的对应排针(22)电气连接在一起；
所述壳体(8)侧壁设置有电气接口(7)，所述电气接口(7)通过装于所述控制板(9)上的排座(17)与所述控制板(9)电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种磁绝对角度传感器，其特征在于：所述端盖(14)与壳体(8)之间设置有环形密封圈(13)。
3.根据权利要求1所述的一种磁绝对角度传感器，其特征在于：所述端盖(14)上还设置有指示孔(15)和设零孔(16)。
4.根据权利要求1所述的一种磁绝对角度传感器，其特征在于：所述壳体(8)为一体式壳体，其外形为立方体或者为定制异形壳体。
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