CN109061216B - 一种转速传感器及电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种转速传感器及电机，属于线速度与角速度测量的技术领域。本发明包括第一安装部与第二安装部，第一安装部包括发射天线与接收天线，第二安装部包括至少一个信号处理单元，信号处理单元包括接收面与反射面，接收面用于接收发射天线发射的信号，反射面用于反射接收面接收到的信号，接收面通过信号通路连接反射面；发射天线与接收天线的相对距离等于接收面与反射面的相对距离，解决测量转速装置可靠性低、抗干扰能力差、体积大的问题。本发明提高了转速测量的可靠性与抗干扰性，体积小且成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种转速传感器及电机，属于线速度与角速度测量的技术领域。
背景技术
目前测量电机转速的得传感器有以下几种：
1.光电反射传感器，即在电机转动部分画一条白线，用一束强光进行照射，使用光电元件检测反光，形成脉冲信号，在一定时间内对脉冲进行计数，就可以换算出电机转速，例如：公告号为CN 206531868U的中国专利提出了一种高精度高响应速度传感器，该传感器通过发光二极管发射信号至反射块，将信号反射给光敏二极管进行测量转速，采用了光电反射传感器的原理；
2、旋转变压器，本质上也可以理解为一种电机，定子绕组接交流电源激磁，转子绕组接负载，当转子转动时,转子各绕组中产生的感应电压发生变化，就可以换算出电机转速；
3、光栅传感器，即在电机转动轴上固定一圆盘，圆盘上可有通光槽，在圆盘两侧设置发光元件和受光元件，电机转动时，受光元件周期性受到光照，产生电脉冲，在一定时间内对脉冲进行计数，就可以换算出电机转速；
4、霍尔速度传感器，即在电机转动部分固定一块磁铁，在磁铁运动轨迹的圆周外缘设一霍尔开关，电机转动时霍尔开关周期性感应磁力线，产生脉冲电压，在一定时间内对脉冲进行计数，就可以换算出电机转速。
上述转速传感器都存在一定程度的缺陷，光电反射传感器可靠性低，结构复杂，尺寸较大,成本过高；旋转变压器抗干扰能力差，体积大；光栅传感器测量可靠性低；霍尔速度传感器无法测量绝对位置，而且体积较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转速传感器及电机，用于解决测量转速装置可靠性低、抗干扰能力差、体积大的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种转速传感器，包括第一安装部与第二安装部，第一安装部包括发射天线与接收天线，第二安装部包括至少一个信号处理单元，信号处理单元包括接收面与反射面，接收面用于接收发射天线发射的信号，反射面用于反射接收面接收到的信号，接收面通过信号通路连接反射面；发射天线与接收天线的相对距离等于接收面与反射面的相对距离。
另外，还提出一种电机，包括电机外壳及转子，还包括安装在电机外壳内侧面的发射天线与接收天线，安装在转子端面上的至少一个信号处理单元，信号处理单元包括接收面与反射面，接收面用于接收发射天线发射的信号，反射面用于反射接收面接收到的信号，接收面通过信号通路连接反射面；发射天线与接收面的径向高度相同，接收天线与反射面的径向高度相同。
通过接收面接收信号然后传输给反射面，经反射面在发送给接收天线，过程简单，误差小，提高了转速测量的可靠性；发射天线选用高频多频点天线发射天线产生功率恒定的电磁波，其高频使用频率可以配置，可以主动错开受干扰频率，有效降低干扰；根据转速传感器的配置结构可以看出，传感器的高度可以小到 1mm，体积小；而且制作过程简单，整体成本低。
进一步的，信号通路为导线或者信号强度衰减器。
将信号衰减后测量，测量误差减小，测量结果准确。
进一步的，信号强度衰减器为衰减电阻。
通过电阻衰减信号，简单方便，成本低。
进一步的，每个信号处理单元中的衰减电阻的阻值相同或各不相同。
阻值不同，信号强度衰减器不同，衰减信号的强度不同，导致接收天线接收到的信号强度不同，从而通过信号强度不同就可以测量绝对位置，在突然断电的情况下，将位置存储，有记忆功能。
进一步的，对于传感器，第二安装部还包括绝缘盘，两个以上的信号处理单元在圆周方向等角度均匀布设于绝缘盘；每个信号处理单元的接收面与反射面径向设置。
进一步的，对于电机，两个以上的信号处理单元在转子端面圆周方向等角度均匀布设；每个信号处理单元的接收面与反射面径向设置。
通过增加信号处理单元的个数提高转速测量的精度，测量结果与实际结果偏差小，提高测量结果的准确度。
附图说明
图1是本发明电机实施例1的结构原理图；
图2是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
电机实施例1：
如图1所示，一种电机，包括电机外壳1与转子6，包括安装在电机外壳1 内侧面的发射天线5与接收天线3，安装在转子6端面上的至少一个信号处理单元9，信号处理单元9包括电磁接收面10与电磁反射面7，电磁接收面10用于接收发射天线5发射的信号，电磁反射面7用于反射电磁接收面10接收到的信号，电磁接收面10通过衰减电阻8连接电磁反射面7；发射天线5与电磁接收面10的径向高度相同，接收天线3与电磁反射面7的径向高度相同。
此时实例中，每个信号处理单元9中的衰减电阻8阻值是相同的，衰减电阻 8的阻值都为R1；选用六个信号处理单元9。
为了便于发射天线5与接收天线3的安装，将发射天线5与接收天线3固定在一块印制电路板2上，将发射天线5与接收天线3封装在天线封装4内部；为了便于六个信号处理单元9(其中有2组图中未给出)的安装，将六个信号处理单元9以60°角度等角度均匀布设在一个PCB盘(绝缘盘)上，信号处理单元9 沿径向设置。
此实施例将信号处理单元9等角度均匀布设在PCB盘上，作为其他实施方式，可以灵活的选择其他的安装方式，甚至直接粘贴。
如图2所示，整个电机的工作原理：信号从发射天线5出发，经过信号处理单元9的电磁接收面10、通过衰减电阻8的信号衰减、再通过信号处理单元9 的电磁反射面7到接收天线3，当信号处理单元9随着转子6转动的时候，信号处理单元9与发射天线5、接收天线3所在的平面一会完全对中，一会完全不对中，接收天线3接收的信号强度会从最强到最弱交替变换，通过计算交替变换的时间t，可以计算出电机的转速，
(转/分)，其中t为接收天线3接收信号的交替时间，n为信号处理单元9的个数。
其中，发射天线5选用高频多频点天线(比如100M、450M、800M)，发射天线5产生功率恒定的电磁波，其高频使用频率可以配置，可以主动错开受干扰频率，有效降低干扰。
上述实施例，信号处理单元9为六个，以60°角度等角均匀印制排列在PCB 板上，作为其他实施方式，信号处理单元9也可以为4个，以90°角度等角均匀印制排列在PCB板上，或者处理单元9也可以为2个，以180°角度等角均匀印制排列在PCB板上，不同的信号单元数量使得所测得转速结果的精度不同，信号处理单元的数量越多，精度越高，但是信号处理单元9的数量取决于信号处理单元的尺寸大小，不可随意增加。
电机实施例2
本实施例具体电机组成及工作原理与实施例1相同，不同之处在于，实施例 1中每个信号处理单元9中的衰减电阻8是相同的，衰减电阻8的阻值都为R1，本实施例中信号处理单元9的衰减电阻8的阻值是不相同的，分别为R2、R3、 R4……，具体衰减电阻8的数量与信号处理单元9的数量相同。
当接收天线3和电磁发射面7完全对中的时刻，因为不同的电磁反射面7 对应的电阻阻值不同，导致完全对中时候接收到的信号强度不同，从而可以判断电机的转子的绝对位置。
电机实施例3
上述实施例1与实施例2中，信号处理单元9包括信号强度衰减器，作为其他实施方式，信号强度衰减器也可以没有，直接用导线接通，可以传输信号即可。
传感器实施例
上述电机实施例中的发射天线5接收天线3、电磁接收面10与电磁反射面7 构成了一种转速传感器。第一，这种转速传感器 不仅可以用在电机上，还可以用在其他旋转的产品上，测量旋转转速；第二，可以形成单独的产品。
例如，这种传感器的结构包括：第一安装部与第二安装部，第一安装部包括发射天线5和接收天线3，发射天线5与接收天线3固定于一块印制电路板2上并且对天线进行封装保护；第二安装部包括至少一个信号处理单元9，每个信号处理单元包括电磁接收面10、电磁反射面7及衰减电阻8(或者不加衰减电阻8), 还包括绝缘盘，两个以上的信号处理单元9在圆周方向等角度均匀布设于绝缘盘，每个信号处理单元9的电磁接收面10与电磁反射面7径向设置，发射天线5与接收天线3的相对距离等于电磁接收面10与电磁反射面7的相对距离。关于传感器的原理等内容，由于在电机实施例中已经介绍，不再赘述。
在使用时，将第一安装部和第二安装部直接安装，使用即可。
以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体的说明，但本发明并不限于以上实例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以做出种种的等同变形和替换，比如测量其他旋转产品的转速等，这些等同变形和替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (4)
1.一种转速传感器，包括第一安装部与第二安装部，其特征在于，所述第一安装部包括发射天线与接收天线，所述第二安装部包括至少一个信号处理单元，所述信号处理单元包括接收面与反射面，所述接收面用于接收所述发射天线发射的信号，所述反射面用于反射所述接收面接收到的信号，所述接收面通过信号通路连接所述反射面；所述发射天线与接收天线的相对距离等于所述接收面与反射面的相对距离；所述发射天线与所述接收面的径向高度相同，所述接收天线与所述反射面的径向高度相同；所述信号通路为信号强度衰减器，所述信号强度衰减器为衰减电阻，所述每个信号处理单元中的衰减电阻的阻值各不相同。
2.根据权利要求1所述的转速传感器，其特征在于，所述第二安装部还包括绝缘盘，两个以上的信号处理单元在圆周方向等角度均匀布设于所述绝缘盘；每个信号处理单元的接收面与反射面径向设置。
3.一种电机，包括电机外壳及转子，其特征在于，还包括安装在所述电机外壳内侧面的发射天线与接收天线，安装在所述转子端面上的至少一个信号处理单元，所述信号处理单元包括接收面与反射面，所述接收面用于接收所述发射天线发射的信号，所述反射面用于反射所述接收面接收到的信号，所述接收面通过信号通路连接所述反射面；所述发射天线与接收天线的相对距离等于所述接收面与反射面的相对距离；所述发射天线与所述接收面的径向高度相同，所述接收天线与所述反射面的径向高度相同；所述信号通路为信号强度衰减器，所述信号强度衰减器为衰减电阻，所述每个信号处理单元中的衰减电阻的阻值各不相同。
4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，两个以上的信号处理单元在所述转子端面圆周方向等角度均匀布设；每个信号处理单元的接收面与反射面径向设置。
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