CN110749278A - 一种抗高过载四通道集成式角度检测机构及检测方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种抗高过载四通道集成式角度检测机构及检测方法，包括：伺服机构壳体与传感器支架，所述传感器支架固定在伺服结构壳体中心，在所述伺服机构壳体上固定舵轴，在所述舵轴的安装孔内固定磁钢，在所述传感器支架上集成有四通道传感器检测电路板，每个通道的传感器检测电路板沿径向布置，并与安装于舵轴上的磁钢同心对齐。本发明的优点是：结构简单，传感器直接安装嵌入在伺服机构壳体内，无需传统的单个传感器转接轴和安装面，有利于高过载伺服机构的集成一体化设计。传感器的安装、调试，简化了伺服机构整机的装调方法，提高了伺服机构整机装调效率。对促进高过载电动伺服机构小型化、集成化设计有积极意义。

Description

一种抗高过载四通道集成式角度检测机构及检测方法

技术领域

本发明涉及一种抗高过载四通道集成式角度检测机构及检测方法。

背景技术

随着伺服技术的发展，其核心部件角度传感器在伺服技术上广泛使用。在炮弹领域，受高过载环境限制，角度传感器主要有导电塑料电位计。常规的导电塑料电位计存在体积小，在伺服机构上广泛使用。导电塑料电位计经结构改造，可用于高过载伺服技术领域，但存在体积大，电刷受过载冲击存在变形后接触可靠性变差，因此，改进后的导电塑料电位计常用于抗过载量级不高的伺服机构使用，一般不超过8000g。

传统的角度传感器主要有导电塑料电位计、旋转变压器、RVDT/LVDT、磁敏传感器等等。旋转变压器、RVDT/LVDT传感器均为无接触式传感器，具有精度高、抗高过载、可靠性高等优点，但存在体积大、成本高等缺点，在有限的空间内集成多通道角度传感器，特别是抗高过载伺服技术领域，难以满足使用要求。各种角度检测器件存在精度、体积、可靠性、耐环境条件等不同因素的影响，使用用途存在较大差异。为满足抗高过载伺服机构角度检测需求，过载量级达到16000g，常规的导电塑料电位计、旋转变压器、RVDT/LVDT、磁敏传感器难以满足恶劣环境使用要求，需要加以改进加固，存在体积大、质量重、成本高、可靠性一致性较差，难以在抗高过载伺服技术领域广泛使用。

现有技术存在以下显著缺点：

第一，传统传感器存在壳体、传感器检测电路板、连接轴、安装法兰、轴承等零部件，零件总数多，制造及装配成本高,难以满足抗高过载需求。

第二，传统传感器为独立结构，安装时，需保证其可靠安装的最小空间，特别是输出轴轴向安装时，为保证其安装可靠，导致了最小弹径的要求。

第三，传统传感器结构设计时未考虑大过载情况下的使用，在大过载炮射情况下，有可能出现元器件损坏无反馈的情况发生。

第四，传统传感器与伺服机构输出轴之间的连接通过轴、孔配合的硬连接方式实现，在装配及安装时，容错率低，易出现安装导致的安装预应力或间隙存在，影响反馈输出的精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种抗高过载四通道集成式角度检测机构，解决了电动伺服机构结构空间小，反馈元器件难以布置的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种抗高过载四通道集成式角度检测机构，其特征在于，包括：伺服机构壳体与传感器支架，所述传感器支架固定在伺服结构壳体中心，在所述伺服机构壳体上固定舵轴，在所述舵轴的安装孔内固定磁钢，在所述传感器支架上集成有四通道传感器检测电路板，每个通道的传感器检测电路板沿径向布置，并与安装于舵轴上的磁钢同心对齐。

本发明的另一目的在于提供一种抗高过载四通道集成式角度检测机构的检测方法，其特征在于，包括：

舵轴带动磁钢旋转，产生角位移，磁钢产生空间磁场变化通过固定在传感器支架上的传感器检测电路板传感器芯片对敏感点处空间磁场的变化进行解析，输出信号与磁钢角度呈线性关系的数字信号量，通过传感器检测电路板进行数据处理；

其中，所述传感器支架固定在伺服结构壳体中心，在所述伺服机构壳体上固定舵轴，在所述舵轴的安装孔内固定磁钢，在所述传感器支架上集成有四通道传感器检测电路板，每个通道的传感器检测电路板沿径向布置，并与安装于舵轴上的磁钢同心对齐。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

结构简单，包括：伺服机构壳体与传感器支架，所述传感器支架固定在伺服结构壳体中心，在所述伺服机构壳体上固定舵轴，在所述舵轴的安装孔内固定磁钢，在所述传感器支架上集成有四通道传感器检测电路板，每个通道的传感器检测电路板沿径向布置，并与安装于舵轴上的磁钢同心对齐。将传统电位计的安装壳体进一步简化，结构紧凑，外形规则简单，采用四个传感器检测电路板集成于一个传感器支架上，磁钢安装于舵轴上，安装精度由支撑本体保证，磁钢和传感器检测电路板的磁敏芯片之间保证较小间隙，提升传感器与伺服机构的集成化程度。传感器直接安装嵌入在伺服机构壳体内，无需传统的单个传感器转接轴和安装面，有利于高过载伺服机构的集成一体化设计。传感器的安装、调试，简化了伺服机构整机的装调方法，提高了伺服机构整机装调效率。本发明设计新颖，结构紧凑，对促进高过载电动伺服机构小型化、集成化设计有积极意义。

附图说明

图1是本发明的抗高过载四通道集成式角度检测机构的结构示意图；

图2是本发明的抗高过载四通道集成式角度检测机构的嵌入式结构的检测状态示意图；

图3是图2所示传感器支架的结构示意图。

附图标记示意

1——传感器支架、2——隔磁罩、3——传感器检测电路板、

4——舵轴、5——磁钢、6——壳体

具体实施方式

下面通过具体实施方案对本发明作进一步详细描述，但这些实施实例仅在于举例说明，并不对本发明的范围进行限定。

请参照图1至图3，本发明的一种抗高过载四通道集成式角度检测机构，包括：伺服机构壳体与传感器支架，所述传感器支架固定在伺服结构壳体中心，在所述伺服机构壳体上固定舵轴，在所述舵轴的安装孔内固定磁钢，在所述传感器支架上集成有四通道传感器检测电路板，每个通道的传感器检测电路板沿径向布置，并与安装于舵轴上的磁钢同心对齐。

在一个实施例中，每个通道的传感器检测电路板安装于对应的隔磁罩内。

在一个实施例中，在所述传感器检测电路板上具有磁敏芯片。

在一个实施例中，所述磁钢与所述磁敏芯片之间具有一定距离尺寸。

在一个实施例中，所述磁钢为双极性磁钢。

在一个实施例中，所述隔磁罩固定在传感器支架安装孔内。

在一个实施例中，所述传感器检测电路板通过灌封固定于所述隔磁罩内。

在一个实施例中，所述传感器支架包括一柱体结构，在所述柱体结构的四个侧面安装所述四通道传感器检测电路板。

作为具体的实施例，本发明为嵌入式安装结构方案，主要由传感器支架、隔磁罩、传感器检测电路板、舵轴、磁钢、壳体等组成。装置组成主要结构如图1所示，包括：传感器支架1、隔磁罩2、传感器检测电路板3、舵轴4、磁钢5、壳体6。

作为具体的实施例，本发明采用高强度的环氧胶将平面充双极性的磁钢5粘固到舵轴4安装孔内，将舵轴固定在伺服机构壳体6上；同时采用灌封胶料将传感器检测电路板3灌封在隔磁罩2内，待固化后，将其它三通道同样装有传感器检测电路板3的隔磁罩2固定在传感器支架1安装孔内，并采用环氧胶料灌封，实现传感器支架1集成了四路传感器检测电路板，减少了传感器壳体封装，达到小型化、轻量化，采用高强度灌封胶料加固处理，提高了传感器电路检测的抗高冲击能力。

作为具体的实施例，将装有传感器检测电路板3的传感器支架1固定在伺服机构壳体6中心，在设计上，一保证磁钢5与舵轴4同心；二保证磁钢5与传感器检测电路板3的检测传感器芯片间距离尺寸；三保证磁钢5与传感器检测电路板3上传感器芯片敏感点同心。

作为具体的实施例，本抗高过载集成式角度检测机构的工作过程是：四通道角度检测机构工作原理一致，以其中一个通道为例。舵轴4带动磁钢5的旋转，产生角位移，磁钢5产生空间磁场变化通过固定在传感器支架1上的传感器检测电路板3传感器芯片对敏感点处空间磁场的变化进行解析，输出信号与磁钢5角度呈线性关系的数字信号量，通过传感器检测电路板3数据处理，以CAN总线与控制器进行通信。

作为具体的实施例，角度检测机构较好地节约了电动伺服机构空间尺寸，降低成本，提高可靠性问题，实现了抗过载角度检测机构与电动伺服机构的一体化、小型化设计的设计模式，对提高高过载电动伺服机构的小型化、可靠性具有十分重要意义。

作为具体的实施例，角度检测机构与伺服机构的有机结合，实现一体化设计，同时对检测电路板和检测磁钢采取了加固措施，实现抗高过载。检测电路板与输出舵轴之间通过磁敏达到角度信号检测及输出，在空间很小的情况下，避免了传统电位计装配过程引入的预紧力或间隙导致的误差，有利于电动伺服机构集成化设计。

作为具体的实施例，本发明的四通道角度检测机构与伺服机构壳体集成为一体，传感器检测电路板沿径向布置，并与安装于舵轴上的磁钢同心对齐，四通道角度检测机构结构空间尺寸仅为17mm×17mm；检测电路通过灌封固定于隔磁罩内，重量仅35g，具有较高的抗过载能力。

作为具体的实施例，本发明采用集成化设计模式，实现了四通道角度检测机构的安装从外挂式到嵌入式的转变，4个角度检测传感器共用一个外壳，使得电动伺服机构空间布局大幅得到简化，对提高电动伺服机构的小型化、可靠性具有十分重要意义。

本发明工作原理简单，结构紧凑，零件数少，径向、轴向尺寸短，制造成本较低，经济性较好，可方便应用于伺服机构设计，促进了伺服机构的小型化和集成化设计。

本发明实现了以下有益的技术效果：

结构简单，包括：伺服机构壳体与传感器支架，所述传感器支架固定在伺服结构壳体中心，在所述伺服机构壳体上固定舵轴，在所述舵轴的安装孔内固定磁钢，在所述传感器支架上集成有四通道传感器检测电路板，每个通道的传感器检测电路板沿径向布置，并与安装于舵轴上的磁钢同心对齐。将传统电位计的安装壳体进一步简化，结构紧凑，外形规则简单，采用四个传感器检测电路板集成于一个传感器支架上，磁钢安装于舵轴上，安装精度由支撑本体保证，磁钢和传感器检测电路板的磁敏芯片之间保证较小间隙，提升传感器与伺服机构的集成化程度。传感器直接安装嵌入在伺服机构壳体内，无需传统的单个传感器转接轴和安装面，有利于高过载伺服机构的集成一体化设计。传感器的安装、调试，简化了伺服机构整机的装调方法，提高了伺服机构整机装调效率。本发明设计新颖，结构紧凑，对促进高过载电动伺服机构小型化、集成化设计有积极意义。

本发明虽然已选取较好实施例公开如上，但并不用于限定本发明。显然，这里无需也无法对所有实施方式予以穷举。任何本领域研究人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可采用上述公开实施例中的设计方式和内容对本发明的研究方案进行变动和修改，因此，凡是未脱离本发明方案的内容，依据本发明的研究实质对上述实施例所作的任何简单修改，参数变化及修饰，均属于本发明方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗高过载四通道集成式角度检测机构，其特征在于，包括：伺服机构壳体与传感器支架，所述传感器支架固定在伺服结构壳体中心，在所述伺服机构壳体上固定舵轴，在所述舵轴的安装孔内固定磁钢，在所述传感器支架上集成有四通道传感器检测电路板，每个通道的传感器检测电路板沿径向布置，并与安装于舵轴上的磁钢同心对齐。

2.根据权利要求1所述的抗高过载四通道集成式角度检测机构，其特征在于，每个通道的传感器检测电路板安装于对应的隔磁罩内。

3.根据权利要求2所述的抗高过载四通道集成式角度检测机构，其特征在于，在所述传感器检测电路板上具有磁敏芯片。

4.根据权利要求3所述的抗高过载四通道集成式角度检测机构，其特征在于，所述磁钢与所述磁敏芯片之间具有一定距离尺寸。

5.根据权利要求2所述的抗高过载四通道集成式角度检测机构，其特征在于，所述磁钢为双极性磁钢。

6.根据权利要求5所述的抗高过载四通道集成式角度检测机构，其特征在于，所述隔磁罩固定在传感器支架安装孔内。

7.根据权利要求4所述的抗高过载四通道集成式角度检测机构，其特征在于，所述传感器检测电路板通过灌封固定于所述隔磁罩内。

8.根据权利要求1所述的抗高过载四通道集成式角度检测机构，其特征在于，所述传感器支架包括一柱体结构，在所述柱体结构的四个侧面安装所述四通道传感器检测电路板。

9.一种抗高过载四通道集成式角度检测机构的检测方法，其特征在于，包括：

舵轴带动磁钢旋转，产生角位移，磁钢产生空间磁场变化通过固定在传感器支架上的传感器检测电路板传感器芯片对敏感点处空间磁场的变化进行解析，输出信号与磁钢角度呈线性关系的数字信号量，通过传感器检测电路板进行数据处理；

其中，所述传感器支架固定在伺服结构壳体中心，在所述伺服机构壳体上固定舵轴，在所述舵轴的安装孔内固定磁钢，在所述传感器支架上集成有四通道传感器检测电路板，每个通道的传感器检测电路板沿径向布置，并与安装于舵轴上的磁钢同心对齐。

10.根据权利要求9所述的抗高过载四通道集成式角度检测机构的检测方法，其特征在于，所述数据处理包括：以CAN总线与控制器进行通信。

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