CN108680097A - 一种电阻式旋转角度传感器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电阻式旋转角度传感器及其使用方法，包括两旋转电位器、光栅转盘、光栅信号读取头、旋转轴和微计算机系统；两旋转电位器和光栅转盘间隔套设固定在旋转轴上，且两旋转电位器的径向错位，两旋转电位器的阻值输出端均与微计算机系统连接；光栅信号读取头固定设置在光栅转盘的一侧，光栅信号读取头包括有凹槽，在保证光栅转盘自由旋转的前提下，光栅转盘的部分盘体插设于凹槽内，光栅信号读取头的信号输出端与微计算机系统连接。本发明不但能够提高检测精度，而且成本低，体积小。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种电阻式旋转角度传感器及其使用方法。
背景技术
为了高精度检测出旋转轴的角位移，通常会使用高精度的光电式绝对值旋转编码器，但是高精度的光电式绝对值旋转编码器的制作要求很高，而且精度越高不但制作要求高，直径也越大，直接导致设备体积大，同时精度要求越高，成本也随之增加。显而易见地，在要求成本低和体积小的场合，不能通过高精度的光电式绝对值旋转编码器满足要求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种电阻式旋转角度传感器及其使用方法，不但能够提高检测精度，而且成本低，体积小。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种电阻式旋转角度传感器，包括两旋转电位器、光栅转盘、光栅信号读取头、旋转轴和微计算机系统；两所述旋转电位器和所述光栅转盘间隔套设固定在所述旋转轴上，且两所述旋转电位器的径向错位，两所述旋转电位器的阻值输出端均与所述微计算机系统连接；所述光栅信号读取头固定设置在所述光栅转盘的一侧，所述光栅信号读取头包括有凹槽，在保证所述光栅转盘自由旋转的前提下，所述光栅转盘的部分盘体插设于所述凹槽内，所述光栅信号读取头的信号输出端与所述微计算机系统连接。
两所述旋转电位器的径向错位180°。
所述微计算机系统包括模数转换器、微计算机和存储器；所述模数转换器的输入端与两所述旋转电位器的阻值输出端连接，所述模数转换器的输出端与所述微计算机连接，所述微计算机的输入端与所述光栅信号读取头连接，所述微计算机的输出端与所述存储器连接，所述存储器的输出端与所述微计算机连接。
一种电阻式旋转角度传感器的使用方法，包括如下内容：使得所述旋转轴向任意方向旋转一周；所述微计算机系统实时接收两所述旋转电位器的阻值数据，以及所述光栅信号读取头发送的脉冲数据，并将每个脉冲数据与阻值数据的对应关系进行存储；使得所述旋转轴与被测轴固定连接，使得所述旋转轴跟随所述被测轴旋转，两所述旋转电位器将检测出的阻值数据实时发送给所述微计算机系统；所述微计算机系统实时接收检测出的阻值数据，并根据检测出的阻值数据查找对应存储的阻值数据，根据对应存储的阻值数据获取对应的脉冲数据，根据脉冲数据计算获取旋转角度数据。
所述微计算机系统实时接收两所述旋转电位器的阻值数据，以及所述光栅信号读取头发送的脉冲数据，并将每个脉冲数据与阻值数据的对应关系进行存储，具体还包括以下内容：所述微计算机系统将实时接收的每两个相邻脉冲数据对应的阻值数据段等分成若干段阻值数据，并将对应关系进行存储。
所述传感器的使用方法定期进行如下内容：使得所述旋转轴向任意方向旋转一周；所述微计算机系统实时接收两所述旋转电位器的阻值数据，以及所述光栅信号读取头发送的脉冲数据，并将每个脉冲数据与阻值数据的对应关系进行存储。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设置两旋转电位器、光栅转盘、光栅信号读取头、旋转轴和微计算机系统，因此不但能够提高检测精度，而且成本低，体积小。2、本发明由于将两旋转电位器错位安装在旋转轴上，且具体设置径向错位180°，因此进一步确保由于工艺原因造成旋转电位器的印刷电阻两端之间空白导致的检测盲区的问题，使得在360°方向上均能准确进行旋转角度测量。3、本发明具体设置微计算机系统的组成结构，因此能够有效提高数据的准确性以及数据处理效率。4、本发明由于进行定期的阻值记忆设置，因此能够及时修正印刷电阻磨损造成的误差，进而保持足够的测量精度。本发明设计结构简单，使用方便、测量精确，能够广泛应用于传感器技术领域。
附图说明
图1是本发明的一种电阻式旋转角度传感器其中一个实施例的结构示意图；
图2是本发明的一种电阻式旋转角度传感器其中一个实施例的两旋转电位器的电路原理等效示意图；
图3是本发明的一种电阻式旋转角度传感器其中一个实施例的光栅信号读取头的电路原理等效示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1～3所示，本发明实施例提供的一种电阻式旋转角度传感器包括两旋转电位器1、光栅转盘2、光栅信号读取头3、旋转轴4和微计算机系统5；
两旋转电位器1和光栅转盘2间隔套设固定在旋转轴4上，且两旋转电位器1的径向错位，以使得两旋转电位器1能够相互弥补两端之间的空白区域导致的检测盲区，两旋转电位器1的阻值输出端均与微计算机系统5连接；
光栅信号读取头3固定设置在光栅转盘2的一侧，光栅信号读取头3包括有凹槽31，在保证光栅转盘3自由旋转的前提下，光栅转盘2的部分盘体插设于凹槽31内，光栅信号读取头3的信号输出端与微计算机系统5连接。
在一个优选的实施例中，为了进一步确保由于工艺原因造成旋转电位器1的印刷电阻11两端之间空白区域导致的检测盲区的问题，两旋转电位器1径向错位180°，如此设置能够保证印刷电阻11两端之间的空白被完全覆盖，进而进一步保证实现360°旋转方向上的角位移检测；如图1所示，在某一个旋转状态下，一个旋转电位器1的印刷电阻11两端之间的空白朝下，另一个旋转电位器1的印刷电阻11两端之间的空白朝上。
在一个优选的实施例中，为了提高数据的准确性以及数据处理效率，微计算机系统5包括模数转换器51、微计算机52和存储器53；模数转换器51的输入端与两旋转电位器1的阻值输出端连接，模数转换器51的输出端与微计算机52连接，微计算机52的输入端与光栅信号读取头3连接，微计算机52的输出端与存储器53连接，存储器53的输出端与微计算机52连接。
基于上述实施例中的一种电阻式旋转角度传感器的使用方法包括如下内容：
步骤101、使得旋转轴4至少旋转360°，旋转轴4旋转过程中，两旋转电位器1的滑动触点12与印刷电阻11形成相对位移，进而形成阻值数据，两旋转电位器1将阻值数据实时发送给微计算机系统5；旋转轴4旋转过程中，光栅转盘2和光栅信号读取头3配合产生脉冲数据，光栅信号读取头3实时将脉冲数据发送给微计算机系统5；
步骤201、微计算机系统5实时接收阻值数据和脉冲数据，并将每个脉冲数据与阻值数据的对应关系进行存储；
步骤301、旋转轴4与被测轴固定连接，使得旋转轴4完全跟随被测轴旋转，两旋转电位器1将检测出的阻值数据实时发送给微计算机系统5；
步骤401、微计算机系统5实时接收检测出的阻值数据，并根据检测出的阻值数据查找对应存储的阻值数据，根据对应存储的阻值数据获取对应的脉冲数据，根据脉冲数据计算获取旋转角度数据。
在一个优选的实施例中，为了避免数据遗失，进一步增强数据存储的可靠性，步骤201、微计算机系统5实时接收阻值数据和脉冲数据，并将每个脉冲数据与阻值数据的对应关系进行存储，具体包括以下内容：微计算机系统5实时接收并存储阻值数据和脉冲数据，并将每个脉冲数据与阻值数据的对应关系进行存储。
为了进一步提高旋转角度的测量精度，需要更密集的采集两旋转电位器1的阻值数据，步骤201、微计算机系统5实时接收阻值数据和脉冲数据，并将每个脉冲数据与阻值数据的对应关系进行存储，具体包括以下内容：微计算机系统5将实时接收的每两个相邻脉冲数据对应的阻值数据段等分成若干段阻值数据，并将对应关系进行存储。
为了修正印刷电阻磨损造成的误差，使其保持足够的精度，使用过程中可以定期重新进行阻值记忆设置，即定期进行步骤101和步骤201，其中定期的期限间隔根据实际情况进行确定，在此不受限定。
为了提高数据的准确性以及数据处理效率，步骤201、微计算机系统5实时接收阻值数据和脉冲数据，并将每个脉冲数据与阻值数据的对应关系进行存储，具体包括以下内容：
模数转换器51实时接收两旋转电位器1的阻值数据，并进行模数转换后，将阻值数据发送给微计算机52；微计算机52实时接收光栅信号读取头3发送的脉冲数据，微计算机52将每个脉冲数据与阻值数据的对应关系实时存储进存储器53内；
使用时，微计算机52根据接收的检测到的阻值数据从存储器53内查找对应的存储的阻值数据，并根据对应的存储的阻值数据获取脉冲数据，根据脉冲数据计算得出旋转角度数据。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种电阻式旋转角度传感器，其特征在于：包括两旋转电位器、光栅转盘、光栅信号读取头、旋转轴和微计算机系统；两所述旋转电位器和所述光栅转盘间隔套设固定在所述旋转轴上，且两所述旋转电位器的径向错位，两所述旋转电位器的阻值输出端均与所述微计算机系统连接；所述光栅信号读取头固定设置在所述光栅转盘的一侧，所述光栅信号读取头包括有凹槽，在保证所述光栅转盘自由旋转的前提下，所述光栅转盘的部分盘体插设于所述凹槽内，所述光栅信号读取头的信号输出端与所述微计算机系统连接。
2.如权利要求1所述一种电阻式旋转角度传感器，其特征在于：两所述旋转电位器的径向错位180°。
3.如权利要求1所述一种电阻式旋转角度传感器，其特征在于：所述微计算机系统包括模数转换器、微计算机和存储器；所述模数转换器的输入端与两所述旋转电位器的阻值输出端连接，所述模数转换器的输出端与所述微计算机连接，所述微计算机的输入端与所述光栅信号读取头连接，所述微计算机的输出端与所述存储器连接，所述存储器的输出端与所述微计算机连接。
4.一种如权利要求1～3任一项所述电阻式旋转角度传感器的使用方法，包括如下内容：
使得所述旋转轴向任意方向旋转一周；
所述微计算机系统实时接收两所述旋转电位器的阻值数据，以及所述光栅信号读取头发送的脉冲数据，并将每个脉冲数据与阻值数据的对应关系进行存储；
使得所述旋转轴与被测轴固定连接，使得所述旋转轴跟随所述被测轴旋转，两所述旋转电位器将检测出的阻值数据实时发送给所述微计算机系统；
所述微计算机系统实时接收检测出的阻值数据，并根据检测出的阻值数据查找对应存储的阻值数据，根据对应存储的阻值数据获取对应的脉冲数据，根据脉冲数据计算获取旋转角度数据。
5.如权利要求4所述一种电阻式旋转角度传感器的使用方法，其特征在于，所述微计算机系统实时接收两所述旋转电位器的阻值数据，以及所述光栅信号读取头发送的脉冲数据，并将每个脉冲数据与阻值数据的对应关系进行存储，具体还包括以下内容：所述微计算机系统将实时接收的每两个相邻脉冲数据对应的阻值数据段等分成若干段阻值数据，并将对应关系进行存储。
6.如权利要求4所述一种电阻式旋转角度传感器的使用方法，其特征在于，所述传感器的使用方法定期进行如下内容：
使得所述旋转轴向任意方向旋转一周；
所述微计算机系统实时接收两所述旋转电位器的阻值数据，以及所述光栅信号读取头发送的脉冲数据，并将每个脉冲数据与阻值数据的对应关系进行存储。
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2018
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