CN110632343A - 一种摇轮旋转加速度检测装置 - Google Patents

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石林
武海云
葛立红
焦苗娜
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    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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Abstract

本发明涉及一种摇轮旋转加速度检测装置，包括用于缠绕鱼线的绕线轮，其特征在于：所述绕线轮内部中空，且绕线轮的内壁设有能随绕线轮的转动而一起转动的能产生固定磁场的磁体；所述绕线轮外设有与所述磁体配对的、能感应磁体通过的霍尔传感器，该霍尔传感器的输出端与控制系统连接，控制系统根据霍尔传感器输出的信号来获取绕线轮的加速度。与现有技术相比，本发明的优点在于：能获取绕线轮在抛线过程中的加速度，从而为绕线轮在抛线过程中的运动轨迹研究提供依据。

Description

一种摇轮旋转加速度检测装置
技术领域
本发明涉及一种摇轮旋转加速度检测装置。
背景技术
目前摇轮(也称鱼线轮)属于纯机械设备，还没有针对该类型产品旋转时运行数据的检测装置。
并且摇轮的控制抛投全凭手感与经验，刹车时机与力度都凭借使用者经验，对于初学者来说，很难操作。同时传统机械刹车方法，通过刹车片或摩擦片对摇轮的绕线轮施加刹车力，这种接触式的刹车方式会产生热量，长期使用，对绕线轮和刹车片的磨损会非常严重，其使用寿命较短，并且绕线轮和刹车片的磨损还会导致刹车力度不统一，进而导致刹车均匀性不好，并且高速旋转状态下还会出现导致绕线轮抖动严重现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种摇轮旋转加速度检测装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种摇轮旋转加速度检测装置，包括用于缠绕鱼线的绕线轮，其特征在于：所述绕线轮内部中空，且绕线轮的内壁设有能随绕线轮的转动而一起转动的能产生固定磁场的磁体；所述绕线轮外设有与所述磁体配对的、能感应磁体通过的霍尔传感器，该霍尔传感器的输出端与控制系统连接，控制系统根据霍尔传感器输出的信号来获取绕线轮的加速度。
作为改进，所述磁体为多块沿绕线轮的内周壁均匀分布的磁铁或磁钢；所述控制系统记录霍尔传感器输出的脉冲信号，并通过如下方式计算绕线轮的加速度：
磁体在转轮内部排布均匀，霍尔传感器输出的两个相邻脉冲之间的距离为固定值，设为L；
霍尔传感器检测到脉冲信号的运行时间分别记为T1，T2，T3……Tn……；
相邻两个脉冲之间对应的速度为V1＝L/T1，V2＝L/(T2-T1)，V2＝L/(T3-T2)，……Vn＝L/(Tn-Tn-1)，……；
绕线轮的加速度分别为：a1＝(V2-V1)/T1，a2＝(V3-V2)/T2，……an＝(Vn-Vn-1)/Tn，……。
再改进，所述绕线轮的内部设有当所述磁体随绕线轮转动时能产生感应电流的刹车控制线圈，所述刹车控制线圈设有多组，多组刹车控制线圈的第一端均连接在一起，每组刹车控制线圈的第二端分别连接开关管后接地；所有的开关管与所述控制系统连接，并由控制系统控制其断开或导通；控制系统通过控制不同开关管的断开或导通，从而控制流过刹车控制线圈内的感应电流，进而控制刹车控制线圈产生感应磁场大小，从而对所述绕线轮产生不同大小的刹车力。
再改进，所述绕线轮的内部还设有当所述磁体随绕线轮转动时也能产生感应电流的发电线圈，所述发电线圈的两端与控制系统连接，或通过电量收集及储存单元与控制系统连接，为控制系统供电。
再改进，所述控制系统实时根据绕线轮的加速度，当绕线轮的加速度处于衰减状态时，控制部分或全部开关管导通，从而对绕线轮自动施加刹车力。
再改进，相邻磁铁或磁钢内侧面极性相反；所述刹车控制线圈设有多组，这多组刹车控制线圈以绕线轮轴向中心线为中心径向均匀分布在绕线轮内部
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在绕线轮的内壁设置磁体，在绕线轮内部设置刹车控制线圈，在绕线轮外设有与所述磁体配对的、能感应磁体通过的霍尔传感器，该霍尔传感器的输出端与控制系统连接，控制系统根据霍尔传感器输出的信号来获取绕线轮的加速度，从而为绕线轮在抛线过程中的运动轨迹研究提供依据。
附图说明
图1为本发明实施例中摇轮的绕线轮的径向剖视图。
图2为本发明实施例中摇轮绕线轮的径向剖视图及其内部的刹车控制线圈的位置结构图。
图3为本发明实施例中刹车控制线圈的等效闭合电流回路图。
图4为本发明实施例中供电线圈的等效闭合电流回路图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示的摇轮旋转加速度检测装置，包括用于缠绕鱼线的绕线轮1，绕线轮1呈圆柱形的桶装结构，其内部中空，且绕线轮1的内壁设有能随绕线轮的转动而一起转动的能产生固定磁场的磁体2；所述绕线轮1外部设有能感应磁体通过霍尔传感器4；该霍尔传感器4与控制系统5连接，所述控制系统5通过霍尔传感器4输出的脉冲信号来获取绕线轮的加速度。
本实施例中，磁体为8块沿绕线轮的内周壁均匀分布的磁钢，磁钢为表贴式，直接嵌入在绕线轮的内周壁上，相邻磁铁或磁钢内侧面极性相反，为了简化说明，图中S、N表示的磁钢极性为内侧面极性。
绕线轮1旋转时，每块磁体经过霍尔传感器时，霍尔传感器都会有脉冲输出，控制系统记录霍尔传感器输出的脉冲信号，并通过如下方式计算绕线轮的加速度：
由于8块磁体在转轮内部排布均匀，霍尔传感器输出的两个相邻脉冲之间的距离为固定值，这个固定值可以提前测定，设为L；
霍尔传感器检测到脉冲信号的出现时间分别记为T1，T2，T3……Tn……；
相邻两个脉冲之间对应的速度为V1＝L/T1，V2＝L/(T2-T1)，V2＝L/(T3-T2)，……Vn＝L/(Tn-Tn-1)，……；
绕线轮的加速度分别为：a1＝(V2-V1)/T1，a2＝(V3-V2)/T2，……an＝(Vn-Vn-1)/Tn，……。
所述绕线轮的内部设有当所述磁体随绕线轮转动时能产生感应电流的刹车控制线圈3，刹车控制线圈3的两端形成有闭合的电流回路，流过刹车控制线圈3的感应电流会使刹车控制线圈产生感应磁场，该感应磁场与磁体所产生的固定磁场相互作用，从而对所述绕线轮1产生刹车力；绕线轮1的内部还设有当所述磁体随绕线轮转动时也能产生感应电流的发电线圈7。
本实施例中，绕线轮1内部设有12组刹车控制线圈3，这多组刹车控制线圈以绕线轮轴向中心线为中心径向均匀分布在绕线轮内部，参见图2所示。12组刹车控制线圈3中，以三组刹车控制线圈为一个小组，共分为四小组；每一小组中相邻刹车控制线圈的夹角为120度；每一小组中的刹车控制线圈的第一端均连接在一起，每一小组中刹车控制线圈的第二端分别连接开关管6后接地，从而形成闭合的电流回路，以一个小组的刹车控制线圈的电流回路为例，其等效电路参见图3所示。当然，12组刹车控制线圈也可以不用分成小组，直接将12组刹车控制线圈的第一端全部连接在一起，然后将12组刹车控制线圈的第二端分别连接开关管后接地，开关管采用MOS管。
绕线轮1内部也设有12组发电线圈7，12组发电线圈7和12组刹车控制线圈3同时缠绕在12根绕线棒8上，12根绕线棒8以绕线轮轴向中心线为中心径向均匀分布在绕线轮内部。12组发电线圈，以三组发电线圈为一个小组，共分为四小组；每一小组中相邻发电线圈的夹角为120度；每一小组中的刹车控制线圈的第一端均连接在一起，每一小组中刹车控制线圈的第二端分别通过电量收集及储存单元9与控制系统5连接，为控制系统供电。以一个小组的发电线圈产生的电能为例，其等效电路参见图4所示。
12个开关管的控制端均与控制系统5连接，由控制系统5控制其断开或导通；控制系统5通过控制不同开关管的断开或导通，从而控制流过刹车控制线圈内的感应电流，进而控制刹车控制线圈产生感应磁场大小，从而控制施加在绕线轮上的刹车力大小。
所述控制系统通过采集霍尔传感器输出端脉冲信号，实时计算获得绕线轮的加速度，当绕线轮的加速度处于衰减状态时，控制部分或全部开关管导通，从而对绕线轮自动施加刹车力；开关管全部导通时，刹车力最大，开关管全部断开时，刹车力最小。

Claims (6)

1.一种摇轮旋转加速度检测装置，包括用于缠绕鱼线的绕线轮，其特征在于：所述绕线轮内部中空，且绕线轮的内壁设有能随绕线轮的转动而一起转动的能产生固定磁场的磁体；所述绕线轮外设有与所述磁体配对的、能感应磁体通过的霍尔传感器，该霍尔传感器的输出端与控制系统连接，控制系统根据霍尔传感器输出的信号来获取绕线轮的加速度。
2.根据权利要求1所述的摇轮旋转加速度检测装置，其特征在于：所述磁体为多块沿绕线轮的内周壁均匀分布的磁铁或磁钢；所述控制系统记录霍尔传感器输出的脉冲信号，并通过如下方式计算绕线轮的加速度：
磁体在转轮内部排布均匀，霍尔传感器输出的两个相邻脉冲之间的距离为固定值，设为L；
霍尔传感器检测到脉冲信号的出现时间分别记为T1，T2，T3……Tn......；
相邻两个脉冲之间对应的速度为V1＝L/T1，V2＝L/(T2-T1)，V2＝L/(T3-T2)，……Vn＝L/(Tn-Tn-1)，……；
绕线轮的加速度分别为：a1＝(V2-V1)/T1，a2＝(V3-V2)/T2，……an＝(Vn-Vn-1)/Tn，......。
3.根据权利要求2所述的摇轮旋转加速度检测装置，其特征在于：所述绕线轮的内部设有当所述磁体随绕线轮转动时能产生感应电流的刹车控制线圈，所述刹车控制线圈设有多组，多组刹车控制线圈的第一端均连接在一起，每组刹车控制线圈的第二端分别连接开关管后接地；所有的开关管与所述控制系统连接，并由控制系统控制其断开或导通；控制系统通过控制不同开关管的断开或导通，从而控制流过刹车控制线圈内的感应电流，进而控制刹车控制线圈产生感应磁场大小，从而对所述绕线轮产生不同大小的刹车力。
4.根据权利要求3所述的摇轮旋转加速度检测装置，其特征在于：所述绕线轮的内部还设有当所述磁体随绕线轮转动时也能产生感应电流的发电线圈，所述发电线圈的两端与控制系统连接，或通过电量收集及储存单元与控制系统连接，为控制系统供电。
5.根据权利要求3所述的摇轮旋转加速度检测装置，其特征在于：所述控制系统实时根据绕线轮的加速度，当绕线轮的加速度处于衰减状态时，控制部分或全部开关管导通，从而对绕线轮自动施加刹车力。
6.根据权利要求2或3或4所述的摇轮旋转加速度检测装置，其特征在于：相邻磁铁或磁钢内侧面极性相反；所述刹车控制线圈设有多组，这多组刹车控制线圈以绕线轮轴向中心线为中心径向均匀分布在绕线轮内部。
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