CN109324352A - 位置传感器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种位置传感器，其包括：本体、随动件、多个光发射器、多个光接收器，本体上设置有凹槽，多个光发射器与多个光接收器一一对应地设置在本体上，光接收器接收其对应的光发射器射出的光线，且光线的入射或出射位置位于凹槽的侧壁；随动件设置在被测物体上并跟随被测物体的移动在凹槽内移动，使多个光接收器中部分光接收器接收到多个光发射器射出的光线，以根据光接收器接收到光线的状态确定被测物体的位置。本实施例提供的位置传感器，采用非接触式的测量方法，可以避免由于接触导致的寿命降低；同时，对使用环境要求较小，可以在高电压、大电流等特殊环境中使用。

Description

位置传感器

技术领域

本申请实施例涉及位置检测技术领域，尤其涉及一种位置传感器。

背景技术

开关位置检测技术不仅在航空航天技术、机床以及其他过程工业生产中有广泛的应用，在日常生活中、测量技术中、控制技术中和安全防盗等方面同样有一定的应用。

当前的开关位置检测技术中，主要使用各种各样的接触式或者磁感应接近等类型的装置进行开关位置检测。但是，使用接触式的开关检测装置时，其会和被测开关之间发生接触，进而导致被测开关或者开关检测装置的磨损和损坏，从而影响被测开关或者开关检测装置的寿命；磁感应式的开关检测装置在使用时无需与被测开关接触，但是其容易受使用环境的影响，若使用环境中的电磁干扰较大，例如高电压、大电流的环境中的磁场较强，产生的电磁干扰较大，会导致测量结果不准确。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种位置传感器，以解决现有技术中的至少一个问题。

本申请实施例采用的技术方案如下：

本申请实施例提供一位置传感器，其包括：本体、随动件、多个光发射器、多个光接收器，

所述本体上设置有凹槽，所述多个光发射器与所述多个光接收器一一对应地设置在所述本体上，所述光接收器接收其对应的所述光发射器射出的光线，且光线的入射或出射位置位于所述凹槽的侧壁；

所述随动件设置在被测物体上并跟随所述被测物体的移动在凹槽内移动，使所述多个光接收器中的部分光接收器接收到所述多个光发射器射出的光线，以根据所述光接收器接收到光线的状态确定所述被测物体的位置。

可选地，本实施例中，所述光发射器包括：光源以及与所述光源连接的准直器，所述准直器用于将所述光源发出的发散光变为平行光。

可选地，本实施例中，所述随动件包括挡板，所述挡板用于使所述多个光接收器中部分光接收器接收到所述多个光发射器射出的光线。

可选地，本实施例中，所述挡板上设置有多个透光通道，所述透光通道用于使所述光接收器接收到与其对应的所述光发射器射出的光线。

可选地，本实施例中，所述透光通道为通孔。

可选地，本实施例中，所述被测物体的每个位置均对应一组通孔，每组通孔在第一方向上投影的位置与所述多个光接收器接收光的位置相重合，每组通孔在第二方向上投影的位置与对应的所述测量物体的位置重合。

可选地，本实施例中，所述光接收器的数量为至少两个，对应的，根据光接收器接收到光线的状态确定的所述被测物体的位置为至少两个。

可选地，本实施例中，两个所述光发射器并排设置在所述凹槽的第一侧，两个所述光接收器并排地设置在所述凹槽的第二侧，第一侧与所述第二侧对称。

可选地，本实施例中，所述随动件使多个光接收器中的一个接收到光线，以根据接收到光线的所述光接收器确定所述被测物体的位置。

可选地，本实施例中，若全部光接收器均未接收到光线，则确定所述被测物体处于异常位置。

本申请实施例提供一种位置传感器，其包括：本体、随动件、多个光发射器、多个光接收器，所述本体上设置有凹槽，所述多个光发射器与所述多个光接收器一一对应地设置在所述本体上，所述光接收器接收其对应的所述光发射器射出的光线，且光线的入射或出射位置位于所述凹槽的侧壁；所述随动件设置在被测物体上并跟随所述被测物体的移动在凹槽内移动，使所述多个光接收器中的部分光接收器接收到所述多个光发射器射出的光线，以根据所述光接收器接收到光线的状态确定所述被测物体的位置。本实施例提供的位置传感器，随动件不与位置传感器主体接触也可以确定被测物体的位置，从而可以避免由于接触导致的寿命降低；同时，本实施例提供的位置传感器，只要使光接收器能够准确地接收到光线即可确定被测物体的位置，对环境要求较小，进而使得本实施例提供的位置传感器可以在高电压、大电流等特殊环境中使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种位置传感器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种位置传感器的结构示意图；

图3为待测物体在第一位置时图2中位置传感器的结构示意图；

图4为图3中A-A`对应的剖视图；

图5为待测物体在第二位置时图2中位置传感器的结构示意图；

图6为图5中B-B`对应的剖视图。

附图标记：1、位置传感器；11、本体；12、随动件；13、光发射器；14、光接收器；111、凹槽；2、被测物体；121、挡板；131、第一光源；132、第二光源；133、第一准直器；134、第二准直器；141、第一接收器；142、第二接收器；1211、第一通孔；1212、第二通孔。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面通过具体实施方式对本申请的技术方案做进一步的说明。

图1为本申请实施例提供的一种位置传感器的结构示意图，如图1所示，位置传感器1包括：本体11、随动件12、多个光发射器13、多个光接收器14。

所述本体11上设置有凹槽111，所述多个光发射器13与所述多个光接收器14一一对应地设置在所述本体11上，所述光接收器14接收其对应的所述光发射器13射出的光线，且光线的入射或出射位置位于所述凹槽111的侧壁。

本实施例中，所述多个光发射器13与所述多个光接收器14一一对应指的是，一个光发射器13射出的光能被一个光接收器14接收，同时，一个光接收器14接收一个光发射器13射出的光。

当然，在实际使用时，由于环境光、其他光源的散射等影响，可能使得光接收器14接收到其他光。则可以针对一个光接收器14进行设置，将其对应的光发射器13射出的光设定为有效光，将其对应的光发射器13射出的光之外的其他光设定为干扰光。

所述随动件12设置在被测物体2上并跟随所述被测物体2的移动在凹槽111内移动，使所述多个光接收器14中的部分光接收器14接收到所述多个光发射器13射出的光线，以根据光接收器14接收到光线的状态确定所述被测物体2的位置。

本实施例中，随动件12安装在被测物体2的运动轴上，从而使随动件12可以跟随被测物体2，沿同一运动轴进行相同的运动，如图1所示，被测物体2可以为垂直于纸面向里运动或向外运动，随动件12跟随被测物体2同步运动。

由于光线的出射或入射位置位于凹槽111的侧壁，则可以确定的是，光线被光发射器13射出后，必然经过凹槽111，然后再被光接收器14接收，因此本实施例中，随动件12在凹槽111内移动，可以阻断部分光通路，从而可以使部分光接收器14可以接收到光线，另一部分光接收器14不能接收到光线。

本实施例提供的位置传感器1，通过设置多个光发射器13和光接收器14，并通过随动件12在凹槽111内移动，使多个光接收器14中部分光接收器14接收到多个光发射器13射出的光线，即使随动件12不与位置传感器1主体接触也可以确定被测物体2的位置，从而可以避免由于接触导致的寿命降低；同时，本实施例提供的位置传感器1，采用光发射器13和光接收器14，只要使光接收器14能够准确地接收到光线即可，对环境要求较小，进而使得本实施例提供的位置传感器1可以在高电压、大电流等特殊环境中使用。

可选地，本实施例中，所述随动件12与所述凹槽111侧壁之间存在缝隙，使得所述随动件12与所述凹槽111之间保持非接触的状态。

可选地，本实施例中，如图2所示，所述光发射器13包括：光源以及与所述光源连接的准直器。准直器用于将光源发出的发散光变为平行光，即光发射器13射出的光为平行光。与发散光相比，平行光的光通路范围较小，从而使光发射器13对临近的光接收器14的干扰较小，还可以使得光发射器13发出的光线较为集中，进而使光接收器14接收的光线更加准确。

具体地，光源可以为如图2所示的第一光源131、第二光源132，准直器可以为如图2所示的第一准直器133、第二准直器134，其中，第一光源131与第一准直器133属于第一发射器，第二光源132与第二准直器134属于第二发射器。

具体地，射出的光线具体可以为激光，当然也可以为X射线等，不同的光可以适用于不同的使用场景，本实施例对此不进行限定。

进一步地，本实施例中，部分或全部所述多个光发射器13共用一个光源，以减小位置传感器1的体积。当然，如图2所示，各个光发射器13的光源也可以单独设置，例如，第一准直器133和第一光源131组成第一发射器，第二准直器134和第二光源132组成第二发射器，本实施例对此不进行限定。

可选地，本实施例中，如图2-图6所示，所述随动件12包括挡板121，所述挡板121用于使所述多个光接收器14中部分光接收器14接收到所述多个光发射器13射出的光线。当使用挡板121时，凹槽111的体积可以根据挡板121的大小确定，则可以设置体积较小或厚度较小的挡板121，以减小凹槽111的体积，进而减小位置传感器1的体积。

进一步地，所述挡板121上设置有多个透光通道，所述透光通道用于使所述光接收器14接收到与其对应的所述光发射器13射出的光线。

可选地，本实施例中，挡板121的材料可以为不透明材料，在不透明材料上加工出透明区域以得到透光通道；或者，挡板121的材料可以为透明材料，在透明材料上加工出不透明区域，不透明区域之外的区域即为透明通道。

进一步地，本实施例中，所述透光通道具体可以为通孔。

被测物体2的每个位置均对应一组通孔，每组通孔在第一方向上投影的位置与所述多个光接收器14接收光的位置相重合，每组通孔在第二方向上投影的位置与对应的所述测量物体2的位置重合。具体地，每组通孔中可以包括一个通孔也可以包括多个通孔。

本实施例中，可以通过改变多组通孔在第二方向上的间隔，来改变位置传感器1适用的被测物体2的运动范围，且挡板121与位置传感器1之间并无接触，从而可以使挡板121容易更换，进而使得本实施例提供的位置传感器1的使用更加灵活。

具体如图3、5所示，挡板121上包括两组通孔，每组各包括一个通孔，分别为第一通孔1211、第二通孔1212。两个通孔在第一方向上投影后(例如在图3、5中的x轴上的投影)，其位置恰好与两个光接收器14接收光的位置重合，两个通孔在第二方向上投影后(例如在图3、5中的y轴上的投影)，其位置恰好与被测物体2的两个位置(即下述第一位置、第二位置)重合，被测物体2在这两个位置之间移动。可选地，如图2所示，所述光发射器13的数量为两个、所述光接收器14的数量为两个，以根据光接收器14接收到光线的状态确定所述被测物体2的位置为第一位置或第二位置，从而使本实施例提供的位置传感器1可以作为双位置传感器使用。

具体地，光发射器13具体可以包括第一发射器、第二发射器，光接收器14具体可以包括第一接收器141、第二接收器142。第一发射器以及第二发射器用于射出光线，射出的光线经过凹槽111后可以分别被第一接收器141以及第二接收器142接收。

如图3、4所示，当随动件12使得第一接收器141接收到光线，并阻断第二发射器以及第二接收器142之间的光通路，即第二接收器142未接收到光线时，根据接收到光线的第一接收器141确定被测物体2的位置为第一位置；反之，如图5、6所示，当随动件12使第一接收器141未接收到光线、使第二接收器142接收到光线时，则根据接收到光线的第二接收器142确定被测物体2的位置为第二位置。

当然，在本申请的其他实现方式中，被测物体2的位置还可以包括第三位置，对应的还可以设置其他与第三位置对应的一组通孔，当被测物体2在第三位置上时，对应设置的一组通孔可以使第一接收器141和第二接收器142均接收到光线，从而可以根据接收到光线的第一接收器141和第二接收器142确定被测物体2的位置为第三位置。

此外，若第一接收器141和第二接收器142均未接收到光线，则被测物体2的位置可能存在异常，即被测物体2处于异常位置。

进一步地，两个所述光发射器13并排设置在所述凹槽111的第一侧，两个所述光接收器14并排地设置在所述凹槽111的第二侧，第一侧与所述第二侧对称，从而可以使光发射器13发出的光，无需通过其他组件进行反射、折射等，可直接被光接收器14接收。

本实施例中，上述仅通过设置两个通孔1211和1212、两个光发射器13、两个光接收器14进行举例说明，在实际使用时其数量可以变化、设置方式可以发生变化，例如凹槽111的一侧同时设置有光发射器13以及光接收器14等，且，所述随动件12运动，使多个光接收器14中的一个或多个接收到光线，以根据接收到光线的所述一个或多个光接收器14确定所述被测物体2的位置。具体地，若光接收器14的数量为n个，则光接收器14接收状态的组合为2n，其中包括一种所有的光接收器14均未接收到光线的接收状态，从而可以确定被测物体2的2ⁿ-1个位置，若所有的光接收器14均未接收到光线，则可以确定被测物体2处于异常位置。

下面以被测物体2为开关为例，通过图3-图6，对位置传感器1的工作过程进行说明。

具体地，当开关进行分合闸时，位置传感器1的主体位置不变，挡板121随着开关的分合闸同步移动。

当开关处于分闸时，挡板121以及位置传感器1的主体之间的位置关系如图3、4所示，第一光源131的光经过第一准直器133后射出，通过挡板121上的第一通孔1211到达第一接收器141，第二光源132的光经过第二准直器134后射出，并被挡板121挡住。即第一接收器141接收到光，第二接收器142未接受到光，此时判断开关处于第一位置。图4中的箭头用于指示开关切换至合闸时随动件的移动方向。

当开关处于合闸时，挡板121以及位置传感器1的主体之间的位置关系如图5、6所示，第一光源131的光经过第一准直器133后射出，并被挡板121挡住，第二光源132的光经过第二准直器134后射出，通过挡板121上的第二通孔1212到达第二接收器142。即第一接收器141未接收到光，第二接收器142接受到光，此时判断开关处于第二位置。图6中的箭头用于指示开关切换至分闸时随动件的移动方向。

此外，当第一接收器141和第二接收器142均收不到光信号或同时收到光信号时，可以判断被检测物体处于第一位置和第二位置之间或处于其他异常位置。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种位置传感器，其特征在于，包括：本体、随动件、多个光发射器、多个光接收器，

所述本体上设置有凹槽，所述多个光发射器与所述多个光接收器一一对应地设置在所述本体上，所述光接收器接收其对应的所述光发射器射出的光线，且光线的入射或出射位置位于所述凹槽的侧壁；

所述随动件设置在被测物体上并跟随所述被测物体的移动在凹槽内移动，使所述多个光接收器中的部分光接收器接收到所述多个光发射器射出的光线，以根据所述光接收器接收到光线的状态确定所述被测物体的位置。

2.根据权利要求1所述的位置传感器，其特征在于，所述光发射器包括：光源以及与所述光源连接的准直器，所述准直器用于将所述光源发出的发散光变为平行光。

3.根据权利要求1所述的位置传感器，其特征在于，所述随动件包括挡板，所述挡板用于使所述多个光接收器中部分光接收器接收到所述多个光发射器射出的光线。

4.根据权利要求3所述的位置传感器，其特征在于，所述挡板上设置有多个透光通道，所述透光通道用于使所述光接收器接收到与其对应的所述光发射器射出的光线。

5.根据权利要求4所述的位置传感器，其特征在于，所述透光通道为通孔。

6.根据权利要求5所述的位置传感器，其特征在于，所述被测物体的每个位置均对应一组通孔，每组通孔在第一方向上投影的位置与所述多个光接收器接收光的位置相重合，每组通孔在第二方向上投影的位置与对应的所述测量物体的位置重合。

7.根据权利要求1所述的位置传感器，其特征在于，所述光接收器的数量为至少两个，对应的，根据光接收器接收到光线的状态确定的所述被测物体的位置为至少两个。

8.根据权利要求7所述的位置传感器，其特征在于，两个所述光发射器并排设置在所述凹槽的第一侧，两个所述光接收器并排地设置在所述凹槽的第二侧，第一侧与所述第二侧对称。

9.根据权利要求1所述的位置传感器，其特征在于，所述随动件使多个光接收器中的一个接收到光线，以根据接收到光线的所述光接收器确定所述被测物体的位置。

10.根据权利要求9所述的位置传感器，其特征在于，若全部光接收器均未接收到光线，则确定所述被测物体处于异常位置。