CN109682295B - 一种集成式差角测量电感传感器 - Google Patents
一种集成式差角测量电感传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109682295B CN109682295B CN201811642137.1A CN201811642137A CN109682295B CN 109682295 B CN109682295 B CN 109682295B CN 201811642137 A CN201811642137 A CN 201811642137A CN 109682295 B CN109682295 B CN 109682295B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- receiving coil
- output shaft
- input shaft
- rotor
- signal receiving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 12
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 5
- MINPZZUPSSVGJN-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,4,4,4-hexachlorobutane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)CCC(Cl)(Cl)Cl MINPZZUPSSVGJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 101150049492 DVR gene Proteins 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
本发明涉及一种集成式差角测量电感传感器，包括套接在输入轴上的输入转子和套接在输出轴上的输出转子，且输入轴与输出轴同轴设置；所述输入转子与输出转子之间设有定子PCB，且所述定子PCB在靠近输入转子的一面设有输入轴接收线圈，定子PCB在靠近输出转子的一面设有输出轴接收线圈；所述输入转子与输入轴接收线圈构成输入轴电感式传感器，输出转子与输出轴接收线圈构成输出轴电感式传感器，所述输入轴电感式传感器的周期与输出轴电感式传感器的周期的比值设为1:2、1:4、1:8、1:16中的任一种。本发明降低了电感传感器内部的相互干扰，减少了角度测量偏差，提高了电感传感器的使用性能。
Description
技术领域
本发明属于电感传感器领域，具体地讲涉及一种集成式差角测量电感传感器。
背景技术
电感式角度传感器主要用于工业、汽车以及农业的，特别在汽车EPS转向系统中，由于电感式角度传感器能够有效的测量角度、相对位移等参数，因此应用比较广泛；电感式角度传感器包含有激励线圈、振荡电路，振荡电路产生周期性的交变电压，并提供给激励线圈，定子电路板两面都有重复接收周期性信号的接收线圈，转子转动影响接收线圈接收到激励线圈的电磁感应强度，并因此可以分别检测到输入轴和输出轴的转动角度位移，继而能得到输入轴、输出轴的相对角度位移。
但是，对于一块定子电路板两面分别设置输入轴接收线圈和输出轴接收线圈，在实际工作中，输入转子会对输出轴接收线圈产生干扰，输出转子也会对输入轴接收线圈产生干扰，使得输入轴接收线圈和输出轴接收线圈不能准确的输出电压信号，导致输入轴和输出轴角度测量偏差较大，影响电感式角度传感器的使用性能。
发明内容
根据现有技术中存在的问题，本发明提供了一种集成式差角测量电感传感器，其降低了电感传感器内部的相互干扰，减少了角度测量偏差，提高了电感传感器的使用性能。
本发明采用以下技术方案：
一种集成式差角测量电感传感器，包括套接在输入轴上的输入转子和套接在输出轴上的输出转子，且输入轴与输出轴同轴设置；所述输入转子与输出转子之间设有定子PCB，且所述定子PCB在靠近输入转子的一面设有输入轴接收线圈，定子PCB在靠近输出转子的一面设有输出轴接收线圈；
所述输入转子与输入轴接收线圈构成输入轴电感式传感器，输出转子与输出轴接收线圈构成输出轴电感式传感器，所述输入轴电感式传感器的周期与输出轴电感式传感器的周期的比值设为1:2、1:4、1:8、1:16中的任一种。
优选的，所述输入轴电感式传感器的周期与输出轴电感式传感器的周期的比值设为1:2。
进一步优选的，所述输入转子的外圆周处均匀设置有多个凸齿，相邻的两个凸齿之间均设置有空部，所述凸齿与空部的形状均相同，且相邻的两个凸齿沿圆周方向的偏转角度设置为20°；所述输入轴接收线圈包括同轴设置的输入轴sin信号接收线圈和输入轴cos信号接收线圈；所述输入轴sin信号接收线圈沿圆周方向呈弯折状周期布置，且其沿某一旋转方向绕设一个圆周后，再折返沿前述旋转方向的反方向绕设一个圆周，两个圆周的绕线轨迹在定子PCB所处平面上的投影形成若干依次相连的闭合回路；所述输入轴接收线圈的单圈线圈的绕设周期设置为20°，且输入轴接收线圈的两圈线圈沿圆周方向的偏转角度设置为10°；所述输入轴sin信号接收线圈的闭合回路在圆周方向上的跨度长度，与所述输入转子的凸齿或空部在闭合回路相应位置处的的宽度相同；所述输入轴cos信号接收线圈与输入轴sin信号接收线圈的形状完全相同，且输入轴cos信号接收线圈相对于输入轴sin信号接收线圈沿圆周方向的偏转角度设置为5°。
更进一步优选的，所述输出转子的外圆周处均匀设置有多个凸齿，相邻的两个凸齿之间均设置有空部，所述凸齿与空部的形状均相同，且相邻的两个凸齿沿圆周方向的偏转角度设置为40°；所述输出轴接收线圈包括同轴设置的输出轴sin信号接收线圈和输出轴cos信号接收线圈；所述输出轴sin信号接收线圈沿圆周方向呈弯折状周期布置，且其沿某一旋转方向绕设一个圆周后，再折返沿前述旋转方向的反方向绕设一个圆周，两个圆周的绕线轨迹在定子PCB所处平面上的投影形成若干依次相连的闭合回路；所述输出轴接收线圈的单圈线圈的绕设周期设置为40°，且输出轴接收线圈的两圈线圈沿圆周方向的偏转角度设置为20°；所述输出轴sin信号接收线圈的闭合回路在圆周方向上的跨度长度，与所述输出转子的凸齿或空部在闭合回路相应位置处的的宽度相同；所述输出轴cos信号接收线圈与输出轴sin信号接收线圈的形状完全相同，且输出轴cos信号接收线圈相对于输出轴sin信号接收线圈沿圆周方向的偏转角度设置为10°。
本发明的有益效果在于：
1)本发明的电感传感器通过对输入转子、输入轴sin信号接收线圈、输入轴cos信号接收线圈、输出转子、输出轴sin信号接收线圈、输出轴cos信号接收线圈的结构设置，使得输入轴电感式传感器的周期与输出轴电感式传感器的周期的比值为设定值1:2，有效的降低了输入转子对输出轴接收线圈、输出转子对输入轴接收线圈产生的干扰，减少了角度测量偏差，提高了电感传感器的使用性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为输入轴电感式传感器的实施图。
图3a、图3b、图3c分别为输入轴sin信号接收线圈、输入转子、输入轴cos信号接收线圈的示意图。
图4为输出轴电感式传感器的实施图。
图5a、图5b、图5c分别为输出轴sin信号接收线圈、输出转子、输出轴cos信号接收线圈的示意图。
附图标记：1-输入转子，2-定子PCB，3-输出转子，4-输入轴，5-输入轴接收线圈，6-输出轴接收线圈，7-输出轴，51-输入轴sin信号接收线圈，52-输入轴cos信号接收线圈，61-输出轴sin信号接收线圈，62-输出轴cos信号接收线圈。
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所示，一种集成式差角测量电感传感器，包括套接在输入轴4上的输入转子1和套接在输出轴7上的输出转子3，且输入轴4与输出轴7同轴设置；所述输入转子1与输出转子3之间设有定子PCB2，且所述定子PCB2在靠近输入转子1的一面设有输入轴接收线圈5，定子PCB2在靠近输出转子3的一面设有输出轴接收线圈6；
所述输入转子1与输入轴接收线圈5构成输入轴电感式传感器，输出转子3与输出轴接收线圈6构成输出轴电感式传感器，所述输入轴电感式传感器的周期与输出轴电感式传感器的周期的比值设为1:2、1:4、1:8、1:16中的任一种。
所述输入轴电感式传感器的周期与输出轴电感式传感器的周期的比值设为1:2。
如图2、图3a、图3b、图3c所示，所述输入转子1的外圆周处均匀设置有多个凸齿，相邻的两个凸齿之间均设置有空部，所述凸齿与空部的形状均相同，且相邻的两个凸齿沿圆周方向的偏转角度设置为20°；所述输入轴接收线圈5包括同轴设置的输入轴sin信号接收线圈51和输入轴cos信号接收线圈52；所述输入轴sin信号接收线圈51沿圆周方向呈弯折状周期布置，且其沿某一旋转方向绕设一个圆周后，再折返沿前述旋转方向的反方向绕设一个圆周，两个圆周的绕线轨迹在定子PCB2所处平面上的投影形成若干依次相连的闭合回路；所述输入轴接收线圈5的单圈线圈的绕设周期设置为20°，且输入轴接收线圈5的两圈线圈沿圆周方向的偏转角度设置为10°；所述输入轴sin信号接收线圈51的闭合回路在圆周方向上的跨度长度，与所述输入转子1的凸齿或空部在闭合回路相应位置处的的宽度相同；所述输入轴cos信号接收线圈52与输入轴sin信号接收线圈51的形状完全相同，且输入轴cos信号接收线圈52相对于输入轴sin信号接收线圈51沿圆周方向的偏转角度设置为5°。
如图4、图5a、图5b、图5c所示，所述输出转子3的外圆周处均匀设置有多个凸齿，相邻的两个凸齿之间均设置有空部，所述凸齿与空部的形状均相同，且相邻的两个凸齿沿圆周方向的偏转角度设置为40°；所述输出轴接收线圈6包括同轴设置的输出轴sin信号接收线圈61和输出轴cos信号接收线圈62；所述输出轴sin信号接收线圈61沿圆周方向呈弯折状周期布置，且其沿某一旋转方向绕设一个圆周后，再折返沿前述旋转方向的反方向绕设一个圆周，两个圆周的绕线轨迹在定子PCB2所处平面上的投影形成若干依次相连的闭合回路；所述输出轴接收线圈6的单圈线圈的绕设周期设置为40°，且输出轴接收线圈6的两圈线圈沿圆周方向的偏转角度设置为20°；所述输出轴sin信号接收线圈61的闭合回路在圆周方向上的跨度长度，与所述输出转子3的凸齿或空部在闭合回路相应位置处的的宽度相同；所述输出轴cos信号接收线圈62与输出轴sin信号接收线圈61的形状完全相同，且输出轴cos信号接收线圈62相对于输出轴sin信号接收线圈61沿圆周方向的偏转角度设置为10°。
本发明在使用时，输入轴4和输出轴7在转动过程中，带动输入转子1和输出转子3转动，输入转子1和输出转子3在旋转过程中，由于涡流效应，输入轴接收线圈5和输出轴接收线圈6均能够感应到磁场变化，并分别产生正弦波信号和余弦波信号。所述输入轴接收线圈5产生的正弦波信号和余弦波信号经过反正切算法计算得到输入轴的角度，所述输出轴接收线圈6产生的正弦波信号和余弦波信号经过反正切算法计算得到输出轴的角度，进而得到输入轴与输出轴的相对角度位移。
通过对输入转子1、输入轴接收线圈5、输出转子3、输出轴接收线圈6的上述设置：在输入转子1旋转时，输入轴接收线圈5的感应电压变化曲线具有一定相位差的正玄波样式变化；输出轴接收线圈6的感应电压变化曲线基本稳定在一个电压幅值，虽然有微小的变化，但变化率均在1.2％之内；在输出转子3旋转时，输出轴接收线圈6的感应电压变化曲线具有一定相位差的正玄波样式变化，输入轴接收线圈5的感应电压变化曲线基本稳定在一个电压幅值，虽有微小的变化，但变化率均在1.5％之内。相对于传统的电感传感器的电压幅值的3％的变化率，本发明一定程度上降低了电感传感器内部的相互干扰。
综上所述，本发明提供了一种集成式差角测量电感传感器，其降低了电感传感器内部的相互干扰，减少了角度测量偏差，提高了电感传感器的使用性能。
Claims (1)
1.一种集成式差角测量电感传感器，其特征在于：包括套接在输入轴(4)上的输入转子(1)和套接在输出轴(7)上的输出转子(3)，且输入轴(4)与输出轴(7)同轴设置；所述输入转子(1)与输出转子(3)之间设有定子PCB(2)，且所述定子PCB(2)在靠近输入转子(1)的一面设有输入轴接收线圈(5)，定子PCB(2)在靠近输出转子(3)的一面设有输出轴接收线圈(6)；
所述输入转子(1)与输入轴接收线圈(5)构成输入轴电感式传感器，输出转子(3)与输出轴接收线圈(6)构成输出轴电感式传感器，所述输入轴电感式传感器的周期与输出轴电感式传感器的周期的比值设为1:2、1:4、1:8、1:16中的任一种；
所述输入转子(1)的外圆周处均匀设置有多个凸齿，相邻的两个凸齿之间均设置有空部，所述凸齿与空部的形状均相同，且相邻的两个凸齿沿圆周方向的偏转角度设置为20°；所述输入轴接收线圈(5)包括同轴设置的输入轴sin信号接收线圈(51)和输入轴cos信号接收线圈(52)；所述输入轴sin信号接收线圈(51)沿圆周方向呈弯折状周期布置，且其沿某一旋转方向绕设一个圆周后，再折返沿前述旋转方向的反方向绕设一个圆周，两个圆周的绕线轨迹在定子PCB(2)所处平面上的投影形成若干依次相连的闭合回路；所述输入轴接收线圈(5)的单圈线圈的绕设周期设置为20°，且输入轴接收线圈(5)的两圈线圈沿圆周方向的偏转角度设置为10°；所述输入轴sin信号接收线圈(51)的闭合回路在圆周方向上的跨度长度，与所述输入转子(1)的凸齿或空部在闭合回路相应位置处的的宽度相同；所述输入轴cos信号接收线圈(52)与输入轴sin信号接收线圈(51)的形状完全相同，且输入轴cos信号接收线圈(52)相对于输入轴sin信号接收线圈(51)沿圆周方向的偏转角度设置为5°；
所述输出转子(3)的外圆周处均匀设置有多个凸齿，相邻的两个凸齿之间均设置有空部，所述凸齿与空部的形状均相同，且相邻的两个凸齿沿圆周方向的偏转角度设置为40°；所述输出轴接收线圈(6)包括同轴设置的输出轴sin信号接收线圈(61)和输出轴cos信号接收线圈(62)；所述输出轴sin信号接收线圈(61)沿圆周方向呈弯折状周期布置，且其沿某一旋转方向绕设一个圆周后，再折返沿前述旋转方向的反方向绕设一个圆周，两个圆周的绕线轨迹在定子PCB(2)所处平面上的投影形成若干依次相连的闭合回路；所述输出轴接收线圈(6)的单圈线圈的绕设周期设置为40°，且输出轴接收线圈(6)的两圈线圈沿圆周方向的偏转角度设置为20°；所述输出轴sin信号接收线圈(61)的闭合回路在圆周方向上的跨度长度，与所述输出转子(3)的凸齿或空部在闭合回路相应位置处的的宽度相同；所述输出轴cos信号接收线圈(62)与输出轴sin信号接收线圈(61)的形状完全相同，且输出轴cos信号接收线圈(62)相对于输出轴sin信号接收线圈(61)沿圆周方向的偏转角度设置为10°；
输入轴接收线圈(5)产生的正弦波信号和余弦波信号经过反正切算法计算得到输入轴的角度，所述输出轴接收线圈(6)产生的正弦波信号和余弦波信号经过反正切算法计算得到输出轴的角度，进而得到输入轴与输出轴的相对角度位移。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811642137.1A CN109682295B (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 一种集成式差角测量电感传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811642137.1A CN109682295B (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 一种集成式差角测量电感传感器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109682295A CN109682295A (zh) | 2019-04-26 |
| CN109682295B true CN109682295B (zh) | 2024-04-09 |
Family
ID=66191318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811642137.1A Active CN109682295B (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 一种集成式差角测量电感传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109682295B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113285578B (zh) * | 2021-06-09 | 2023-06-13 | 东南大学 | 一种静密封励磁单回路超导磁齿轮电机及应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110126970A (ko) * | 2010-05-18 | 2011-11-24 | 주식회사 트루윈 | 인덕티브형 토크 센서 |
| CN106679560A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-17 | 安徽沃巴弗电子科技有限公司 | 一种电磁感应式扭矩角度传感器 |
| CN108602531A (zh) * | 2015-12-10 | 2018-09-28 | Ksr Ip控股有限责任公司 | 电感式转向扭矩和角度传感器 |
| CN108917796A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-30 | 安徽沃巴弗电子科技有限公司 | 一种电感式旋转变压器 |
| CN209605754U (zh) * | 2018-12-29 | 2019-11-08 | 上海精传电子科技有限公司 | 一种集成式差角测量电感传感器 |
-
2018
- 2018-12-29 CN CN201811642137.1A patent/CN109682295B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110126970A (ko) * | 2010-05-18 | 2011-11-24 | 주식회사 트루윈 | 인덕티브형 토크 센서 |
| CN108602531A (zh) * | 2015-12-10 | 2018-09-28 | Ksr Ip控股有限责任公司 | 电感式转向扭矩和角度传感器 |
| CN106679560A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-17 | 安徽沃巴弗电子科技有限公司 | 一种电磁感应式扭矩角度传感器 |
| CN108917796A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-30 | 安徽沃巴弗电子科技有限公司 | 一种电感式旋转变压器 |
| CN209605754U (zh) * | 2018-12-29 | 2019-11-08 | 上海精传电子科技有限公司 | 一种集成式差角测量电感传感器 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 电感式角度传感器电磁耦合敏感元件的研究;徐汉斌;贾安礼;赵吴广;;机电工程(第08期);全文 * |
| 电感式转矩传感器关键件的有限元分析;韩以伦;王倩倩;王敬;焦振广;;煤矿机械(第11期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109682295A (zh) | 2019-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103868450B (zh) | 运动部位置的角测量电感传感器和用此传感器的测量方法 | |
| CN103154672B (zh) | 多圈磁性绝对位置检测装置 | |
| KR101410196B1 (ko) | 자기장 회전을 갖는 바이디렉셔널 마그네틱 위치 센서 | |
| EP2145158B1 (en) | Transducer | |
| JP6389001B2 (ja) | 回転する構成部材の回転角度を非接触式に検出するためのセンサ装置 | |
| US6810754B2 (en) | Magnetic-based transducer for measuring displacement | |
| US10330498B2 (en) | Sensor arrangement for the contactless sensing of angles of rotation on a rotating part | |
| CA2373381C (en) | Position encoder utilizing fluxgate sensors | |
| CN107401975B (zh) | 用于对旋转的机械部件进行角度测量的线性感应式位置传感器 | |
| CN102654385B (zh) | 传感器装置 | |
| US20160091343A1 (en) | Robust rotary encoder for power tool | |
| CN104864804A (zh) | 一种时栅角位移传感器 | |
| JP4903586B2 (ja) | 磁気角度位置センサー | |
| CN109682295B (zh) | 一种集成式差角测量电感传感器 | |
| WO2017134842A1 (ja) | 電磁誘導式位置検出器 | |
| CN202816634U (zh) | 一种无刷线性旋转变压器 | |
| JP4063402B2 (ja) | シリンダ位置検出装置 | |
| KR20110106329A (ko) | 자기 인코더 | |
| CN209605754U (zh) | 一种集成式差角测量电感传感器 | |
| CN206132084U (zh) | 一种精确测量转速和旋转绝对角度位置的传感器 | |
| CN101451820A (zh) | 精密时栅数显分度转台 | |
| JPS61292014A (ja) | 位置検出器 | |
| CN104217836A (zh) | 一种基于电磁感应的角度传感器的线圈结构 | |
| KR101379007B1 (ko) | 인덕턴스방식 앵글센서의 광각 구현을 위한 신호처리방법 | |
| CN105899955A (zh) | 基于差分/不对称的感应感测的齿轮感测 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |