CN114088120A

CN114088120A - 具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器

Info

Publication number: CN114088120A
Application number: CN202210070345.9A
Authority: CN
Inventors: 黄华钢; 文亮; 康天骜; 鲍红军; 胡佑朴; 刘健
Original assignee: Chengdu Hongming Electronics Co Ltd
Current assignee: Chengdu Hongming Electronics Co Ltd
Priority date: 2022-01-21
Filing date: 2022-01-21
Publication date: 2022-02-25
Anticipated expiration: 2042-01-21
Also published as: CN114088120B

Abstract

本发明公开了一种具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器，属于传感器领域，包括外壳、驱动轴、电刷座、导向杆、电刷、电阻体、引线、磁钢、轴承和电路板，驱动轴的内端与电刷座连接，设两个相互垂直的方向为X向和Y向，电阻体包括第一电阻体和第二电阻体，电刷座能够在Y向滑动，第一电阻体上设X向电阻带，第二电阻体上设有Y向电阻带，第二电阻体能够在X向滑动，电刷包括第一X向电刷和第一Y向电刷，驱动轴的内端与磁钢连接。本发明只需要一个驱动轴与待检测设备的移动件连接，即可根据需要完成该移动件在两个相互垂直的直线方向的直线位移检测功能和角位移检测功能，降低了产品成本，便于安装应用，省时省力，适合推广。

Description

具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器

技术领域

本发明涉及一种直线位移传感器（或电位器），尤其涉及一种具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器。

背景技术

直线位移传感器（或电位器）是一种把直线机械位移量转换成电信号的传感器（或电位器），角位移传感器（或电位器）是一种把旋转机械位移量转换成电信号的传感器（或电位器），这两种传感器都广泛应用于船舶、航空、航天、兵器、船舶等领域。

传统直线位移传感器只能对一维方向的位移量进行检测，不能进行二维方向的位移量检测；传统角位移传感器只能对旋转位移量进行检测。而在实际应用中，可能需要对两个相互垂直的直线方向的位移量进行检测，也可能需要对角位移量进行检测，在这种情况下，就只有采用两个传统直线位移传感器（或者采用一个传统直线位移传感器分两次完成不同直线方向检测）和一个传统角位移传感器分多次完成检测。

上述采用传统直线位移传感器对两个相互垂直的直线方向的位移量进行检测的方式和采用传统角位移传感器对旋转位移量进行检测的方式，增加了产品成本，而且多个传感器也不便于安装，即使能安装也不便于与同一个移动件连接，需要拆装，拆装工作量大，费时费力，使用不便。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题而提供一种能够降低产品成本并便于安装应用的具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器，包括外壳、驱动轴、电刷座、导向杆、电刷、电阻体和引线，所述电阻体上设有电阻带，所述驱动轴的内端由外而内穿过所述外壳上的对应通孔后与所述电刷座连接，所述具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器还包括磁钢、轴承和电路板，设两个相互垂直的方向为X向和Y向，所述电阻体包括第一电阻体和第二电阻体，轴向为Y向的所述导向杆安装在所述第二电阻体上，所述电刷座通过自身通孔套装在所述导向杆上并能够在Y向滑动，所述第一电阻体上设有轴向为X向的X向电阻带，所述第二电阻体上设有轴向为Y向的Y向电阻带，所述第一电阻体固定安装于所述外壳内，所述第二电阻体安装于所述外壳内并能够在X向滑动，所述电刷包括在X向移动的第一X向电刷和在Y向移动的第一Y向电刷，所述第一X向电刷安装在所述第二电阻体上并与所述第一电阻体上的X向电阻带接触，所述第一Y向电刷安装在所述电刷座上并与所述第二电阻体上的Y向电阻带接触，所述电刷座上设有磁钢安装部，所述磁钢安装部设有内腔，所述驱动轴的内端由外而内穿过所述磁钢安装部上的对应通孔后与所述磁钢连接，所述驱动轴与所述磁钢安装部上的对应通孔的孔壁之间通过所述轴承连接，所述电路板安装于所述磁钢安装部的内腔内，所述电路板上安装有与所述磁钢对应的磁感应芯片。

作为优选，为了稳定安装电刷座并确保其能顺畅滑动，所述导向杆的径向截面为“T”形，所述电刷座上设有径向截面为“T”形的“T”形凹槽，所述电刷座通过所述“T”形凹槽套装在所述导向杆上。

作为优选，为了实现第二电阻体的限位滑动功能，所述外壳的相对两侧内壁上分别设有轴向为X向的外壳凹槽，所述第二电阻体的Y向两端分别设有轴向为X向的凸条，两个所述凸条分别置于两个所述外壳凹槽内。

作为优选，为了便于安装第一电阻体并使其与第二电阻体和电刷座配套应用，设所述驱动轴的内端由上而下穿过所述外壳顶部的通孔后置于所述外壳内，所述外壳内的底部四角位置设有外壳平台，所述第一电阻体的四角位置分别与四个所述外壳平台通过螺钉连接，所述第二电阻体位于所述第一电阻体的上方，所述电刷座位于所述第二电阻体的上方，所述导向杆设于所述第二电阻体的上面，所述“T”形凹槽设于所述电刷座的下面。

作为优选，为了更加稳定可靠地对电刷座进行导向，所述导向杆为相互平行的两根。

作为优选，为了便于将引线与对应的输出信号连接并不影响电刷运动且尽量减少导线连接，同时为了应用时不再解码而直接使用检测数据，所述引线包括正极电源线、负极电源线、CANH信号线和CANL信号线，所述电路板上还设有用于将变化电信号处理为CAN总线标准帧格式数据的信号处理电路，所述第一电阻体上还设有轴向为X向的第一X向导电带、第二X向导电带、第三X向导电带和第四X向导电带，所述第二电阻体上还设有轴向为Y向的第一Y向导电带、第二Y向导电带、第三Y向导电带、第四Y向导电带和第五Y向导电带，所述电刷还包括在X向移动的第二X向电刷、第三X向电刷、第四X向电刷、第五X向电刷以及在Y向移动的第二Y向电刷、第三Y向电刷、第四Y向电刷、第五Y向电刷、第六Y向电刷，所述第二X向电刷、所述第三X向电刷、所述第四X向电刷和所述第五X向电刷分别与所述第一X向导电带、所述第二X向导电带、所述第三X向导电带和所述第四X向导电带一一对应接触，所述第二Y向电刷、所述第三Y向电刷、所述第四Y向电刷、所述第五Y向电刷和所述第六Y向电刷分别与所述第一Y向导电带、所述第二Y向导电带、所述第三Y向导电带、所述第四Y向导电带和所述第五Y向导电带一一对应接触，所述正极电源线与所述第一X向导电带的一端连接，所述负极电源线与所述第二X向导电带的一端连接，所述第一X向导电带的一端与所述X向电阻带的一端连接，所述第二X向导电带的另一端与所述X向电阻带的另一端连接，所述第一X向电刷与所述第三Y向导电带的一端连接，所述第二X向电刷与所述第一Y向导电带的一端连接，所述第三X向电刷与所述第二Y向导电带的一端连接，所述第一Y向导电带的一端与所述Y向电阻带的一端连接，所述第二Y向导电带的另一端与所述Y向电阻带的另一端连接，所述第二Y向电刷和所述第三Y向电刷分别与所述电路板的正极电源输入端和负极电源输入端对应连接，所述第四Y向电刷、所述第一Y向电刷和所述磁感应芯片的信号输出端分别与所述信号处理电路的信号输入端对应连接，所述信号处理电路的CANH信号输出端和CANL信号输出端分别与所述第五Y向电刷和所述第六Y向电刷对应连接，所述第四Y向导电带的一端和所述第五Y向导电带的一端分别与所述第四X向电刷和第五X向电刷对应连接，所述第三X向导电带的一端和所述第四X向导电带的一端分别与所述CANH信号线和所述CANL信号线对应连接。

本发明的有益效果在于：

本发明通过将两个直线位移检测部件和一个角位移检测部件集成在一起形成一个复合型位移传感器，只需要一个驱动轴与待检测设备的移动件连接，即可根据需要完成该移动件在两个相互垂直的直线方向的直线位移检测功能和角位移检测功能，既降低了产品成本，又便于安装应用，不同方向直线位移检测和角位移检测也不需要拆装部件，省时省力，适合推广。

附图说明

图1是本发明所述具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器去掉顶盖后的俯视结构示意图；

图2是本发明所述具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器去掉顶盖后的俯视结构示意图中的A-A剖视图；

图3是本发明所述具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器去掉顶盖后的A-A剖视图中的B-B剖视图。

图中，外壳-1，第一电阻体-2，第二电阻体-3，第四X向导电带-4，第五X向电刷-5，Y向电阻带-6，第三X向导电带-7，第四X向电刷-8，导向杆-9，第二X向导电带-10，第三X向电刷-11，电刷座-12，第一X向导电带-13，第二X向电刷-14，第一Y向电刷-15，X向电阻带-16，第一X向电刷-17，第二Y向电刷-18，第三Y向电刷-20，第一Y向导电带-21，磁钢安装部-22，驱动轴-23，第二Y向导电带-24，第三Y向导电带-25，第四Y向电刷-26，第四Y向导电带-27，第五Y向电刷-28，第五Y向导电带-29，第六Y向电刷-30，引线-31，轴承-32，磁钢-33，电路板-34，外壳凹槽-35。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、图2和图3所示，本发明所述具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器包括外壳1、驱动轴23、电刷座12、导向杆9、电刷、电阻体、引线31、磁钢33、轴承32和电路板34，所述电阻体上设有电阻带，驱动轴23的内端由外而内穿过外壳1上的对应通孔后与电刷座12连接，设两个相互垂直的方向为X向（图中为前后方向）和Y向（图中为左右方向），所述电阻体包括第一电阻体2和第二电阻体3，轴向为Y向的导向杆9安装在第二电阻体3上，电刷座12通过自身通孔套装在导向杆9上并能够在Y向滑动，第一电阻体2上设有轴向为X向的X向电阻带16，第二电阻体3上设有轴向为Y向的Y向电阻带6，第一电阻体2固定安装于外壳1内，第二电阻体3安装于外壳1内并能够在X向滑动，所述电刷包括在X向移动的第一X向电刷17和在Y向移动的第一Y向电刷15，第一X向电刷17安装在第二电阻体3上并与第一电阻体2上的X向电阻带16接触，第一Y向电刷15安装在电刷座12上并与第二电阻体3上的Y向电阻带6接触，电刷座12上设有磁钢安装部22，磁钢安装部22设有内腔，驱动轴23的内端由外而内穿过磁钢安装部22上的对应通孔后与磁钢33连接，驱动轴23与磁钢安装部22上的对应通孔的孔壁之间通过轴承32连接，电路板34安装于磁钢安装部22的内腔内，电路板34上安装有与磁钢33对应的磁感应芯片（图中未示，为常规芯片），该磁感应芯片可选择TLE5012磁感应芯片。

本发明还公开了以下多种更加具体的优化结构，根据实际需要可以将上述结构与下述一种或多种具体结构进行叠加组合形成新的技术方案。

如图3所示，为了稳定安装电刷座12并确保其能顺畅滑动，导向杆9的径向截面为“T”形，电刷座12上设有径向截面为“T”形的“T”形凹槽（图中未标记），电刷座12通过所述“T”形凹槽套装在导向杆9上。

如图3所示，为了实现第二电阻体3的限位滑动功能，外壳1的相对两侧内壁上分别设有轴向为X向的外壳凹槽35，第二电阻体3的Y向两端分别设有轴向为X向的凸条（图中未标记），两个所述凸条分别置于两个外壳凹槽35内。

如图2和图3所示，为了便于安装第一电阻体2并使其与第二电阻体3和电刷座12配套应用，设驱动轴23由上而下穿过外壳1顶部的通孔后置于外壳1内，外壳1内的底部四角位置设有外壳平台（图中未标记），第一电阻体2的四角位置分别与四个所述外壳平台通过螺钉（图中未标记）连接，第二电阻体3位于第一电阻体2的上方，电刷座12位于第二电阻体3的上方，导向杆9设于第二电阻体3的上面，所述“T”形凹槽设于电刷座12的下面。

如图1所示，为了更加稳定可靠地对电刷座12进行导向，导向杆9为相互平行的两根。

如图1和图2所示，为了便于将引线31与对应的输出信号连接并不影响电刷运动且尽量减少导线连接，同时为了应用时不再解码而直接使用检测数据，引线31包括正极电源线（图中未标记）、负极电源线（图中未标记）、CANH信号线（图中未标记）和CANL信号线（图中未标记），电路板34上还设有用于将变化电信号处理为CAN总线标准帧格式数据的信号处理电路（图中未示，为常规电路），该信号处理电路可选择型号为C8051F506的单片机，第一电阻体2上还设有轴向为X向的第一X向导电带13、第二X向导电带10、第三X向导电带7和第四X向导电带4，第二电阻体3上还设有轴向为Y向的第一Y向导电带21、第二Y向导电带24、第三Y向导电带25、第四Y向导电带27和第五Y向导电带29，所述电刷还包括在X向移动的第二X向电刷14、第三X向电刷11、第四X向电刷8、第五X向电刷5以及在Y向移动的第二Y向电刷18、第三Y向电刷20、第四Y向电刷26、第五Y向电刷28、第六Y向电刷30，第二X向电刷14、第三X向电刷11、第四X向电刷8和第五X向电刷5分别与第一X向导电带13、第二X向导电带10、第三X向导电带7和第四X向导电带4一一对应接触，第二Y向电刷18、第三Y向电刷20、第四Y向电刷26、第五Y向电刷28和第六Y向电刷30分别与第一Y向导电带21、第二Y向导电带24、第三Y向导电带25、第四Y向导电带27和第五Y向导电带29一一对应接触，所述正极电源线与第一X向导电带13的一端连接，所述负极电源线与第二X向导电带10的一端连接，第一X向导电带13的一端与X向电阻带16的一端连接，第二X向导电带10的另一端与X向电阻带16的另一端连接，第一X向电刷17与第三Y向导电带25的一端连接，第二X向电刷14与第一Y向导电带21的一端连接，第三X向电刷11与第二Y向导电带24的一端连接，第一Y向导电带21的一端与Y向电阻带6的一端连接，第二Y向导电带24的另一端与Y向电阻带6的另一端连接，第二Y向电刷18和第三Y向电刷20分别与电路板34的正极电源输入端和负极电源输入端对应连接，第四Y向电刷26、第一Y向电刷15和所述磁感应芯片的信号输出端分别与所述信号处理电路的信号输入端对应连接，所述信号处理电路的CANH信号输出端和CANL信号输出端分别与第五Y向电刷28和第六Y向电刷30对应连接，第四Y向导电带27的一端和第五Y向导电带29的一端分别与第四X向电刷8和第五X向电刷5对应连接，第三X向导电带7的一端和第四X向导电带4的一端分别与所述CANH信号线和所述CANL信号线对应连接。

如图1-图3所示，使用时，将驱动轴23与待检测设备（图中未示）的移动件（图中未示）连接，当移动件在X向移动时，移动件通过驱动轴23带动电刷座12和第二电阻体3在X向同步移动，从而带动第一X向电刷17、第二X向电刷14、第三X向电刷11、第四X向电刷8和第五X向电刷5同步移动，第一X向电刷17在X向电阻带16上接触滑动，变化的电信号通过第一X向电刷17传输给第三Y向导电带25和第四Y向电刷26后再传输给所述信号处理电路，经过所述信号处理电路处理后形成CANH信号（即高电平CAN总线标准信号）和CANL信号（即低电平CAN总线标准信号），分别通过对应的第五Y向电刷28、第四Y向导电带27、第四X向电刷8、第三X向导电带7以及第六Y向电刷30、第五Y向导电带29、第五X向电刷5、第四X向导电带4传输给所述CANH信号线和所述CANL信号线，实现移动件在X向移动的直线位移量检测目的；当移动件在Y向移动时，移动件通过驱动轴23带动电刷座12在Y向同步移动，从而带动第一Y向电刷15、第二Y向电刷18、第三Y向电刷20、第四Y向电刷26、第五Y向电刷28和第六Y向电刷30同步移动，此时第二电阻体3固定不动，第一Y向电刷15在Y向电阻带6上接触滑动，变化的电信号传输给所述信号处理电路，经过所述信号处理电路处理后形成CANH信号和CANL信号，分别通过对应的第五Y向电刷28、第四Y向导电带27、第四X向电刷8、第三X向导电带7以及第六Y向电刷30、第五Y向导电带29、第五X向电刷5、第四X向导电带4传输给所述CANH信号线和所述CANL信号线，实现移动件在Y向移动的位移量检测目的；当移动件进行旋转运动时，移动件通过驱动轴23带动磁钢33同步旋转，电路板34上的磁感应芯片检测到磁场变化并转换为变化的电信号传输给所述信号处理电路，经过所述信号处理电路处理后形成CANH信号和CANL信号，分别通过对应的第五Y向电刷28、第四Y向导电带27、第四X向电刷8、第三X向导电带7以及第六Y向电刷30、第五Y向导电带29、第五X向电刷5、第四X向导电带4传输给所述CANH信号线和所述CANL信号线，实现移动件在旋转运动时的角位移量检测目的。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims

1.一种具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器，包括外壳、驱动轴、电刷座、导向杆、电刷、电阻体和引线，所述电阻体上设有电阻带，所述驱动轴的内端由外而内穿过所述外壳上的对应通孔后与所述电刷座连接，其特征在于：所述具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器还包括磁钢、轴承和电路板，设两个相互垂直的方向为X向和Y向，所述电阻体包括第一电阻体和第二电阻体，轴向为Y向的所述导向杆安装在所述第二电阻体上，所述电刷座通过自身通孔套装在所述导向杆上并能够在Y向滑动，所述第一电阻体上设有轴向为X向的X向电阻带，所述第二电阻体上设有轴向为Y向的Y向电阻带，所述第一电阻体固定安装于所述外壳内，所述第二电阻体安装于所述外壳内并能够在X向滑动，所述电刷包括在X向移动的第一X向电刷和在Y向移动的第一Y向电刷，所述第一X向电刷安装在所述第二电阻体上并与所述第一电阻体上的X向电阻带接触，所述第一Y向电刷安装在所述电刷座上并与所述第二电阻体上的Y向电阻带接触，所述电刷座上设有磁钢安装部，所述磁钢安装部设有内腔，所述驱动轴的内端由外而内穿过所述磁钢安装部上的对应通孔后与所述磁钢连接，所述驱动轴与所述磁钢安装部上的对应通孔的孔壁之间通过所述轴承连接，所述电路板安装于所述磁钢安装部的内腔内，所述电路板上安装有与所述磁钢对应的磁感应芯片。

2.根据权利要求1所述的具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器，其特征在于：所述导向杆的径向截面为“T”形，所述电刷座上设有径向截面为“T”形的“T”形凹槽，所述电刷座通过所述“T”形凹槽套装在所述导向杆上。

3.根据权利要求1所述的具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器，其特征在于：所述外壳的相对两侧内壁上分别设有轴向为X向的外壳凹槽，所述第二电阻体的Y向两端分别设有轴向为X向的凸条，两个所述凸条分别置于两个所述外壳凹槽内。

4.根据权利要求1所述的具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器，其特征在于：设所述驱动轴的内端由上而下穿过所述外壳顶部的通孔后置于所述外壳内，所述外壳内的底部四角位置设有外壳平台，所述第一电阻体的四角位置分别与四个所述外壳平台通过螺钉连接，所述第二电阻体位于所述第一电阻体的上方，所述电刷座位于所述第二电阻体的上方，所述导向杆设于所述第二电阻体的上面，所述“T”形凹槽设于所述电刷座的下面。

5.根据权利要求1所述的具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器，其特征在于：所述导向杆为相互平行的两根。

6.根据权利要求1-5中任何一项所述的具有双向直线位移和角位移检测功能的复合型位移传感器，其特征在于：所述引线包括正极电源线、负极电源线、CANH信号线和CANL信号线，所述电路板上还设有用于将变化电信号处理为CAN总线标准帧格式数据的信号处理电路，所述第一电阻体上还设有轴向为X向的第一X向导电带、第二X向导电带、第三X向导电带和第四X向导电带，所述第二电阻体上还设有轴向为Y向的第一Y向导电带、第二Y向导电带、第三Y向导电带、第四Y向导电带和第五Y向导电带，所述电刷还包括在X向移动的第二X向电刷、第三X向电刷、第四X向电刷、第五X向电刷以及在Y向移动的第二Y向电刷、第三Y向电刷、第四Y向电刷、第五Y向电刷、第六Y向电刷，所述第二X向电刷、所述第三X向电刷、所述第四X向电刷和所述第五X向电刷分别与所述第一X向导电带、所述第二X向导电带、所述第三X向导电带和所述第四X向导电带一一对应接触，所述第二Y向电刷、所述第三Y向电刷、所述第四Y向电刷、所述第五Y向电刷和所述第六Y向电刷分别与所述第一Y向导电带、所述第二Y向导电带、所述第三Y向导电带、所述第四Y向导电带和所述第五Y向导电带一一对应接触，所述正极电源线与所述第一X向导电带的一端连接，所述负极电源线与所述第二X向导电带的一端连接，所述第一X向导电带的一端与所述X向电阻带的一端连接，所述第二X向导电带的另一端与所述X向电阻带的另一端连接，所述第一X向电刷与所述第三Y向导电带的一端连接，所述第二X向电刷与所述第一Y向导电带的一端连接，所述第三X向电刷与所述第二Y向导电带的一端连接，所述第一Y向导电带的一端与所述Y向电阻带的一端连接，所述第二Y向导电带的另一端与所述Y向电阻带的另一端连接，所述第二Y向电刷和所述第三Y向电刷分别与所述电路板的正极电源输入端和负极电源输入端对应连接，所述第四Y向电刷、所述第一Y向电刷和所述磁感应芯片的信号输出端分别与所述信号处理电路的信号输入端对应连接，所述信号处理电路的CANH信号输出端和CANL信号输出端分别与所述第五Y向电刷和所述第六Y向电刷对应连接，所述第四Y向导电带的一端和所述第五Y向导电带的一端分别与所述第四X向电刷和第五X向电刷对应连接，所述第三X向导电带的一端和所述第四X向导电带的一端分别与所述CANH信号线和所述CANL信号线对应连接。