CN111913002A - 一种一体化无线旋转传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化无线旋转传感器，包括外壳，外壳的内腔中设置有PCB线路板，PCB线路板上安装有用于检测旋转体旋转角度变化的倾角传感器、MCU、提供电源的电池、以及将旋转角度信息发送给外部接收控制器的无线模块。倾角传感器、无线模块、电池通过PCB线路板上的印制电路建立连接；本发明提供了一种结构简单、体积小巧、使用寿命长的无线旋转传感器。

Description

一种一体化无线旋转传感器

技术领域

本发明属于机械零部件装置领域，主要与旋转传感器相关。

背景技术

现有应用于机械旋转部件上用于检测旋转的传感器均采用分离方式来检测旋转方向和速度，如霍尔旋转传感器、光栅旋转传感器、接近传感器等。例如霍尔旋转传感器，一般在旋转体上沿圆周方向固定安装有三个以上的磁钢，与磁钢相对位置固定安装有检测磁钢旋转的霍尔传感器，霍尔传感器需用导线与检测控制系统相连，这种方式不仅安装麻烦，体积较大，无法检测旋转体的角度，也不易识别旋转方向，而且有的旋转部件上还无法安装。

发明内容

针对现有旋转传感器存在的缺陷，本发明提供了一种结构简单、体积小巧、安装方便、使用寿命长的一体化无线旋转传感器。

一种一体化无线旋转传感器，包括外壳，所述外壳的内腔中设置有PCB线路板，所述的PCB线路板上安装有用于检测旋转体旋转角度变化的倾角传感器、提供电源的电池、以及将旋转角度信息发送给外部接收控制器的无线模块；所述的倾角传感器设置有至少两个能同时检测不同角度变化的角度检测单元，并且所述的角度检测单元沿旋转的圆周方向相互错开。

优选地，所述的两个倾角传感器检测单元的角度指向错开，且两个倾角传感器检测单元之间的角度不能呈180度分布。

优选地，所述无线旋转传感器安装在旋转部件上，并随旋转部件一起旋转，且倾角传感器检测单元须沿旋转部件径向分布。

优选地，所述的PCB线路板上还可安装有MCU,MCU接收旋转角度信息，以计算传感器的旋转角度和转速、旋转方向，输出检测信号，直接通过无线模块(6)向外发送旋转部件的转速、旋转方向等信息。

优选地，通过检测两个倾角传感器检测单元的角度位置，MCU能够精确计算出当前旋转部件360度内的角度位置，以便控制系统能够精确控制旋转体的角度位置。

本发明可以达到以下有益效果：该一体化无线旋转传感器可以方便地通过无线方式检测旋转装置的旋转方向、旋转角度和转速等，并实现检测传感器微型化，自动化，又由于该无线旋转传感器内部无机械活动结构，配合低功耗的倾角传感器和低功耗的无线模块，使其无故障工作时间也得以大幅延长，与控制器配合能精确控制旋转装置的工作状态。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例1中倾角传感器、无线模块在PCB线路板上的安装示意图；

图3为2轴倾角传感器的安装角度和角度计算示意图；

图4为一体化无线旋转传感器安装在电动自行车曲柄中轴孔上的示意图；

图5为实施例2的结构示意图。

图中，1、外壳；3、PCB线路板；4、倾角传感器；6、无线模块；8、电池；9、密封圈；10、MCU。

具体实施方式

下面结合附图对本发明在电动自行车上的具体实施方式进行详细描述。所描述的实施例只是对本发明创造的说明和解释，并不构成对本发明创造的唯一限定。

实施例1，如图1和图2所示，一种一体化无线旋转传感器，包括外壳1，外壳1可拆卸连接，并且外壳1内设置有密封圈9，以防油水等进入外壳1内部，外壳1的内腔中设置有PCB线路板3，PCB线路板3上安装倾角传感器4、无线模块6、提供电源的电池8。倾角传感器4、无线模块6、电池8通过PCB线路板3上的印制电路建立连接。无线模块6直接将倾角传感器4输出的旋转角度信息发射给电动自行车控制器。

电池8固定在PCB线路板上，PCB线路板3固定在外壳1上，倾角传感器4、以及无线模块6安装在PCB线路板3与电池8相背的一侧。

倾角传感器4可采用2轴或者2轴以上的倾角传感器，也可采用2个只有一轴检测功能的倾角传感器组成倾角传感器4，2个倾角传感器检测轴呈90度角沿径向相互错开安装。本发明中以用2轴倾角传感器4为基础进行说明。

在本实施例中，无线模块6设置为蓝牙模块，通过PCB线路板上的蓝牙天线向外部接收控制器发出信息。

本实施例利用电动自行车曲柄中轴孔上的孔用螺纹旋紧的方法，将外壳1固定安装于链轮曲柄的中轴孔上，使得一体化无线旋转传感器随链轮曲柄一起旋转，如图3所示，当传感器随链轮曲柄一起旋转时，倾角传感器4的x轴和y轴角度位置就会发生变化，当倾角传感器4随链轮曲柄顺时针方向旋转时，x轴和y轴以x＝0，y＝-90>x＝45，y＝-45>x＝90,y＝0的规律相应地输出角度信息给电动自行车控制器,想反地如果倾角传感器4随链轮曲柄逆时针方向旋转时，x轴和y轴以x＝0,y＝-90>x＝-45,y＝-45>x＝-90,y＝0的规律相应地输出角度信息给电动自行车控制器,电动自行车控制器接收检测信号并经控制器上的MCU处理后后，可以精确控制电动自行车驱动马达的运转，当链轮曲柄向前踏行时电动自行车驱动马达工作驱动电动自行车前行，当链轮曲柄停上踏行或向后踏行时电动自行车驱动马达停止工作，助力停止。

实施例2，本实施例与实施例1的不同之处在于，如图5所示，PCB线路板3上还连接安装有MCU10，当倾角传感器4随链轮曲柄顺时针方向旋转时，x轴和y轴以x＝0，y＝-90>x＝45，y＝-45>x＝90,y＝0…的规律相应地输出角度信息给MCU10，想反地如果倾角传感器随链轮曲柄逆时针方向旋转时，x轴和y轴以x＝0,y＝-90>x＝-45,y＝-45>x＝-90,y＝0的规律相应地输出角度信息给MCU10，如些循环一周为旋转一圈，MCU10可据此判断链轮曲柄的旋转方向和旋转速度，此旋转方向和旋转速度等信息通过蓝牙模块和蓝牙天线向外发送，不必经由电动自行车控制器上的MCU来处理倾角由传感器的角度信息，可以精确控制电动自行车驱动马达的运转，当链轮曲柄向前踏行时电动自行车驱动马达的工作驱动电动自行车前行，当链轮曲柄停上踏行时电动自行车驱动马达停止工作，助力停止。

实施例3，本实施例与实施例1的不同之处在于，电动自行车控制器还可以通过检测脚踏向前踏行时转速的快慢来控制电动自行车驱马达的转速或输出功率，以动态实时控制电动自行车的行驶状态。

实施例4，本实施例与实施例1和实施例2的不同之处在于，当链轮曲柄向后踏行时电动自行车控制器还可以控制驱动马达作出制动动作对电动自行车进行刹车，向后踏行速度越快则制动力矩越大，反之则制动力矩变小。

实施例5，本实施例与实施例1、实施例2和实施例3的不同之处在于，本实施例中无线旋转传感器还可以作为无线踏频传感器使用，通过检测脚踏每一圈所产生的转速信号来精确计算脚踏的踏频数据，以向踏频接收器发送踏频数据，记录脚踏次数。

实施例6，本实施例与实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5的不同之处在于,本实施例中无线旋转传感器还可以作为角度传感器使用，通过检测x轴和y轴的位置能任意精确检测旋转体在360度内的任意角度，优于普遍角度传感器只能检测180以内角度的缺陷。

Claims (5)

1.一种一体化无线旋转传感器，包括外壳(1)，其特征在于：所述外壳(1)的内腔中设置有PCB线路板(3)，所述的PCB线路板(3)上安装有用于检测旋转体旋转角度变化的倾角传感器(4)、提供电源的电池(8)、以及将旋转角度信息发送给外部接收控制器的无线模块(6)；所述的倾角传感器(4)设置有至少两个能同时检测不同角度变化的角度检测单元，并且所述的角度检测单元沿旋转的圆周方向相互错开。

2.根据权利要求1所述的一种一体化无线旋转传感器，其特征在于：所述的两个倾角传感器(4)检测单元的角度指向错开，且两个倾角传感器(4)检测单元之间的角度不能呈180度分布。

3.根据权利要求2所述的一种一体化无线旋转传感器，其特征在于：所述无线旋转传感器安装在旋转部件上，并随旋转部件一起旋转，且倾角传感器(4)检测单元须沿旋转部件径向分布。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种一体化无线旋转传感器，其特征在于：所述的PCB线路板(3)上还可安装有MCU(10),MCU(10)接收旋转角度信息，以计算传感器的旋转角度和转速、旋转方向，直接通过无线模块(6)向外发送旋转部件的转速、旋转方向等信息。

5.根据权利要求4所述的一种一体化无线旋转传感器，其特征在于：通过检测两个倾角传感器(4)检测单元的角度位置，MCU(10)能够精确计算出当前旋转部件360度内的角度位置，使得控制系统能够精确控制旋转体的角度位置。

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