CN107421432A - 一种非接触式霍尔位移传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非接触式霍尔位移传感器。推杆(1)沿传感器外壳(3)和传感器端盖(2)滑动。磁排(4)固定在推杆(1)上，由两个或多个磁铁组成。两个磁铁极性相同的一端相互靠近放置。霍尔传感器线路板(5)安装在传感器外壳(3)内部，上面放置了一组或多组霍尔传感器。磁排(4)随推杆(1)移动使磁场强度变化，霍尔传感器(6)的感应电压也随之变化，从而检测出推杆(1)与传感器外壳(3)的相对位移。本发明的优点在于：通过间隔布置短磁铁，解决了长磁铁中段磁场强度弱带来的位移检测精度低的问题，且大大提高检测行程范围。该非接触式霍尔位移传感器还具有简单可靠，易于安装，成本低廉，精度高，寿命长等优势。

Description

一种非接触式霍尔位移传感器
技术领域
本发明涉及位移传感器技术领域，尤其是涉及非接触式霍尔位移传感器技术领域。
背景技术
位移传感器又称线性传感器，用于测量物体运动的位移或相对距离。目前国内的位移传感器多采用接触式测量方式，比如电位计式或滑动变阻器式位移传感器。接触式测量需要相对运动的测量介质相互可靠接触，对工作环境适应性较差，不能有水汽、粉尘进入接触区域；振动环境下可能导致接触不可靠；长期使用存在测量介质磨损，耐久性不够，精度逐渐变差等缺陷。难以满足环境恶劣、长期工作的测量要求。
目前的非接触式霍尔传感器，由于受磁铁磁场特性的限制，只能用于小位移(一般小于 15mm)检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单可靠，易于安装，成本低廉，精度高，寿命长、检测行程范围大的非接触式霍尔位移传感器，以解决上述背景技术中提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种非接触式霍尔位移传感器，包括推杆、传感器端盖、传感器外壳、磁排、霍尔传感器线路板以及霍尔传感器，所述推杆沿传感器外壳轴向滑动，所述传感器端盖为推杆轴向滑动提供导向作用，所述传感器外壳内部装有霍尔传感器线路板，同时也为推杆轴向滑动提供导向作用，所述磁排有两个或多个磁铁固定在推杆上依次排列，产生的磁场能够使霍尔传感器感应出电信号，所述霍尔传感器线路板上包含一个或多个霍尔传感器，所述霍尔传感器能检测磁场强度的变化，产生感应电信号。
由于长磁铁的中间部分的磁场强度比较弱，并且磁场强度变化不明显，导致在磁铁中间部分的位移检测精度低，因此不能使用加长磁铁的方案来增大霍尔位移传感器的检测行程范围。因此，本发明专利提出采用两个或多个短磁铁，依次间隔排列的组成磁排的方案，可显著减小磁铁中间部分磁场强度变化率小所带来的不利影响。所述的每相邻两个磁铁之间留有的间隙可以使用非导磁材料填充，用以固定磁铁。
其中，所述磁排中的任何相邻的两个磁铁极性相同的一端相互靠近放置，从而保证两个相邻磁铁之间的间隙部位的磁场强度变化率大，以提高位移传感器的检测精度。
其中，所述霍尔传感器线路板上排列着一组或多组霍尔传感器队列，采用一组霍尔传感器队列即可实现位移的测量；也可以采用多组霍尔传感器队列，其作用是冗余备份，提高传感器的可靠性。
其中，所述霍尔传感器线路板上排列着的每组霍尔传感器队列由一个或多个霍尔传感器组成，采用一个霍尔传感器即可实现位移的测量；也可以采用多个霍尔传感器，各个霍尔传感器间隔排列，其作用是提高位移检测精度。
其中，所述霍尔传感器线路板上的霍尔传感器产生的感应电信号可以直接作为传感器的输出信号，也可以经过信号处理电路处理后作为传感器的输出信号。
其中，所述传感器外壳和/或传感器端盖上还可以包裹一层磁场屏蔽材料，比如钢套。用以屏蔽外界磁场或导磁材料对传感器的干扰，也可用以屏蔽传感器的磁铁的磁场对外界的干扰。
与现有接触式位移传感器相比，本发明具有以下有益效果：简单可靠，易于安装，成本低廉，精度高，寿命长。与现有霍尔位移传感器相比，通过间隔布置两个或多个短磁铁，解决了长磁铁中段磁场强度弱且磁场强度变化不明显带来的位移检测精度低的问题。使得霍尔式位移传感器的检测行程范围大大提高。通过间隔布置多个霍尔传感器，可进一步提高精度，并可作为冗余备份，提高传感器可靠性。
附图说明
图1为本实施例非接触式霍尔位移传感器结构剖视图。
附图标记：1为推杆；2为传感器端盖；3为传感器外壳；4为磁排；5为霍尔传感器线路板；6为霍尔传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明范围。
如图1所示，一种非接触式霍尔位移传感器，包括推杆(1)、传感器端盖(2)、传感器外壳(3)、磁排(4)、霍尔传感器线路板(5)以及霍尔传感器(6)，所述推杆(1)沿传感器外壳(3)和传感器端盖(2)轴向滑动，所述传感器端盖(2)为推杆(1)轴向滑动提供导向作用，所述传感器外壳(3)内部装有霍尔传感器线路板(5)，同时也为推杆(1)轴向滑动提供导向作用，所述磁排(4)有两个或多个磁铁固定在推杆(1)上依次排列，产生的磁场能够使霍尔传感器(6)感应出电信号，所述霍尔传感器线路板(5)上包含一个或多个霍尔传感器(6)，所述霍尔传感器(6)能检测磁场强度的变化，产生感应电信号。
所述的磁排(4)由两个或多个磁铁组成，依次排列，任何相邻的两个磁铁极性相同的一端相互靠近放置。每两个相邻磁铁之间留有间隙，间隙可以使用非导磁材料填充。
所述霍尔传感器线路板(5)上排列着一组或多组霍尔传感器队列，每组霍尔传感器队列由一个或多个霍尔传感器组成，各个霍尔传感器间隔排列。
本发明的工作原理如下：传感器推杆和传感器外壳分别固定在被检测的两个相对运动的物体上。被检测物体的相对运动导致推杆沿传感器外壳和传感器端盖轴向滑动，固定在推杆上的磁排所产生的磁场也相应的跟随推杆产生直线位移，从而与装在传感器外壳内部保持固定不动的霍尔传感器线路板形成相对位移，霍尔传感器检测到变化的磁场强度后感应产生变化的电信号，从而检测出推杆与传感器外壳的相对位移。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本技术领域的人员显然可以容易的对这些实施例作出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，在不脱离本发明技术原理的前提下所做出的若干改进和修改也应视为在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种非接触式霍尔位移传感器，其特征在于，包括：推杆(1)，沿传感器外壳轴向滑动；传感器端盖(2)，为推杆轴向滑动提供导向作用；传感器外壳(3)，内部装有霍尔传感器线路板，同时也为推杆轴向滑动提供导向作用；磁排(4)，有两个或多个磁铁固定在推杆(1)上依次排列，产生的磁场能够使霍尔传感器感应出电信号；霍尔传感器线路板(5)，该线路板上包含一个或多个霍尔传感器，产生感应电信号；霍尔传感器(6)，检测磁场强度的变化，输出感应电信号。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式霍尔位移传感器，其特征在于，所述的磁排(4)由两个或多个磁铁组成，依次排列，每两个磁铁之间留有间隙。磁排(4)固定在推杆(1)上。
3.根据权利要求1所述的一种非接触式霍尔位移传感器，其特征在于，所述的磁排(4)中的任何相邻的两个磁铁极性相同的一端相互靠近放置。
4.根据权利要求1所述的一种非接触式霍尔位移传感器，其特征在于，所述的磁排(4)中的相邻的两个磁铁之间的间隙可以使用非导磁材料填充。
5.根据权利要求1所述的一种非接触式霍尔位移传感器，其特征在于，所述霍尔传感器线路板(5)上排列着一组或多组霍尔传感器队列。
6.根据权利要求1所述的一种非接触式霍尔位移传感器，其特征在于，所述霍尔传感器线路板(5)上排列着的每组霍尔传感器队列由一个或多个霍尔传感器组成，每组中的各个霍尔传感器间隔排列。
7.根据权利要求1所述的一种非接触式霍尔位移传感器，其特征在于，所述霍尔传感器线路板(5)上的霍尔传感器产生的感应电信号可以直接作为传感器的输出信号，也可以经过信号处理电路处理后作为传感器的输出信号。
8.根据权利要求1所述的一种非接触式霍尔位移传感器，其特征在于，所述传感器外壳(3)和/或传感器端盖(2)上还可以包裹一层磁场屏蔽材料。
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