CN115096175B

CN115096175B - 一种集成式霍尔测角装调系统

Info

Publication number: CN115096175B
Application number: CN202210705733.XA
Authority: CN
Inventors: 赵志勇; 张文升; 常志强
Original assignee: Hebei Aerospace Shengda Precision Machinery Co ltd
Current assignee: Hebei Aerospace Shengda Precision Machinery Co ltd
Priority date: 2022-06-21
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2023-05-16
Anticipated expiration: 2042-06-21
Also published as: CN115096175A

Abstract

本发明公开了一种集成式霍尔测角装调系统，包括长方体状的外壳体，外壳体包括相对设置的前面板和后面板、相对设置的左侧板和右侧板、相对设置的顶板和底板，底板上设置有电机驱动器和转压滤波模块，转压滤波模块上方设置有支架座，支架座的上方设置有数显表，数显表的显示屏伸出前面板，前面板上设置有两个霍尔指示灯和若干夹线端子，左侧板的内壁上设置有电源模块，后面板上设置有电连接器和电源插座，电连接器与编码器相连接，编码器设置于旋转电机的输出轴上。本发明采用上述结构的一种集成式霍尔测角装调系统，能够规范霍尔测角装置中的线缆连接问题，提高测试安全性，避免双人配合引入的反应时差问题。

Description

一种集成式霍尔测角装调系统

技术领域

本发明涉及角度调试设备技术领域，尤其是涉及一种集成式霍尔测角装调系统。

背景技术

霍尔传感器是利用半导体材料的霍尔效应进行测量的一种传感器，它可以实现非接触测量，因其具有频响宽、动态范围大、小型集成化和使用方便等优点，在检测、自动控制及信息处理等领域获得广泛应用。霍尔传感器用于角度测量的原理如图1所示，霍尔传感器的位置固定，在待测旋转物体的轴上装一个旋转圆盘1，旋转圆1盘上贴有若干对磁钢4，磁钢4越多，则精度和分辨率越高。为了判断旋转方向，采用了完全相同的主份霍尔传感器2和备份霍尔传感器3。测量角度时，每当一个磁钢4转过霍尔传感器时，引起磁场的变化，传感器便输出一个脉冲，计算脉冲的个数，即可确定旋转物体转过的角度。

目前，在上述的霍尔传感器测角装置中，对霍尔传感器的装调方法均由由旋转电机带动旋转圆盘转动，通过磁钢4自身磁场扫掠过霍尔感应点，正向和反向两个方向转动分别捕捉到霍尔感应区宽度的两个临界值，两个临界值分别对应一个角度，两个角度的中值即为霍尔所处的准确位置。通过微调使霍尔满足与机械零位在转动过程中可同时达到各自零位位置的状态。

这一方法的有以下缺点：①目前霍尔测角装调系统所需调测部件较为分散，线缆连接错杂，插孔及插件繁多，高频次的线路插拔容易引起线路接触不良、线路短路、测试结果失真等结果，严重影响测角精度效果；②错杂线路增加错误连接几率，严重影响试验安全性。③目前霍尔测角装调工作须由两人配合完成，由一人负责驱动线路，另一人观测霍尔霍尔传感器及磁钢实际状态并进行微调。观测人员通过示波器波形改变的瞬间及时给予线路驱动人员停止信号，机构停止。双人配合存在反应时差，加大了调试工作误差程度。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成式霍尔测角装调系统，能够规范霍尔测角装置中的线缆连接问题，提高测试安全性，避免双人配合引入的反应时差问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种集成式霍尔测角装调系统，包括长方体状的外壳体，所述外壳体包括相对设置的前面板和后面板、相对设置的左侧板和右侧板、相对设置的顶板和底板，所述底板上设置有电机驱动器和转压滤波模块，所述转压滤波模块上方设置有支架座，所述支架座的上方设置有数显表，所述数显表的显示屏伸出所述前面板，所述前面板上设置有两个霍尔指示灯和若干夹线端子，所述左侧板的内壁上设置有电源模块，所述后面板上设置有电连接器和电源插座，所述电连接器与编码器相连接，所述编码器设置于旋转电机的输出轴上。

优选的，所述前面板上还设置有霍尔开关和电源开关，所述电源开关设置于所述数显表与所述电源插座之间的连接线路上。

优选的，所述电机驱动器与所述夹线端子、所述霍尔指示灯、所述电源模块、所述旋转电机电连接，所述霍尔指示灯与所述转压滤波模块、所述夹线端子电连接，所述霍尔指示灯与所述转压滤波模块的连接线路上设置有所述霍尔开关，所述电源模块与所述电源插座、所述转压滤波模块电连接。

优选的，所述顶板的上方设置有把手，所述底板的下方设置有若干支撑脚。

因此，本发明采用上述结构的一种集成式霍尔测角装调系统，大大改善了线路搭接错杂、部件摆放分散等问题，通过机箱封装式结构及机身外壳防尘处理有效避免人体触电、器件老化等问题，可单人操作，规避双人操作带来的反应时差问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为霍尔传感器测角装置的结构示意图；

图2为本发明一种集成式霍尔测角装调系统实施例结构示意图；

图3为本发明实施例电路原理示意图。

附图标记

1、旋转圆盘；2、主份霍尔传感器；3、备份霍尔传感器；4、磁钢；5、输出轴；6、左侧板；7、电源模块；8、霍尔指示灯；9、前面板；10、后面板；11、电连接器；12、电源插座；13、支撑脚；14、底板；15、电机驱动器；16、转压滤波模块；17、电源开关；18、支架座；19、夹线端子；20、霍尔开关；21、数显表。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例

如图所示，一种集成式霍尔测角装调系统，包括长方体状的外壳体，外壳体包括相对设置的前面板9和后面板10、相对设置的左侧板6和右侧板、相对设置的顶板和底板14，顶板的上方设置有把手，底板14的下方设置有若干支撑脚13，便于设备移动和放置。

底板14上设置有电机驱动器15和转压滤波模块16，转压滤波模块16上方设置有支架座18，支架座18的上方设置有数显表21，数显表21的显示屏伸出前面板9。支架座18将转压滤波模块16固定住，并为数显表21提供支撑。前面板9上设置有两个霍尔指示灯8和若干夹线端子19，左侧板6的内壁上设置有电源模块7，电源模块7与电源插座12、转压滤波模块16、电机驱动器15、数显表21电连接。电源模块7通过电源插座12与外接电源相连接，并将标准市电转化为24V可用电压，为数显表21和电机驱动器15供电，电机驱动器15为驱动电机供电。

后面板10上设置有电连接器11和电源插座12，电连接器11与编码器相连接，编码器设置于旋转电机的输出轴5上，旋转电机选用伺服步进电机，编码器能够测量旋转电机输出轴5的旋转角度。前面板9上还设置有霍尔开关20和电源开关17，电源开关17设置于数显表21与电源插座12之间的连接线路上，作为设备的总开关。

电机驱动器15与夹线端子19、霍尔指示灯8电连接，电机驱动器15通过串口连接器与旋转电机相连。霍尔指示灯8与转压滤波模块16、夹线端子19电连接，霍尔指示灯8与转压滤波模块16的连接线路上设置有霍尔开关20，作为测量线路的启动开关，转压滤波模块16能够将来自电源模块7的24V电压转化为霍尔指示灯8的可用电压。

应用上述系统对霍尔传感器测角装置进行调试的方法如下：

功能一：测量主份霍尔传感器2与备份霍尔传感器3所在中间值偏差，要求偏差值≤0.2°。

将编码器的读数清零，将旋转电机的引线和主份霍尔传感器2的引线分别与夹线端子19连接，启动霍尔开关20，通过电机驱动器15使旋转电机转动，旋转电机使磁钢4反转出主份霍尔传感器2感应区域，再使旋转电机正转，当磁钢4将进入主份霍尔感应区域时捕捉到下降沿，此时霍尔显示灯亮，停止转动状态触发，记录此时数显表21显示的角度A1。

继续通过旋转电机使磁钢4正转直至转出主份霍尔传感器2感应区域后，反向旋转电机使磁钢4反转，当磁钢4捕捉到主份霍尔感应区域下降沿，停止转动状态再触发，霍尔显示灯亮，记录此时转动的角度示数A2。

用同样的方法计算出备份霍尔传感器3的两个下降沿对应的角度A3、A4，计算出主份霍尔传感器2与备份霍尔传感器3所在中间值偏差为(A1+A2)/2-(A3+A4)/2且≤0.2°。若偏差不满足要求，则需再次调试霍尔传感器位置后重新计算，直到满足要求为止。

功能二：调试主份霍尔传感器2回到机械零位，要求偏差值≤0.2°。

首先通过旋转电机令机构回到机械零位，编码器清零。选用主份霍尔传感器2与备份霍尔传感器3零位偏差合格时主份霍尔传感器2感应区域两个下降沿所对应的角度A1、A2，再使旋转电机翻转，捕捉到霍尔感应区域左侧边界时停止，记录此时的偏转度数A3；继续通过旋转电机使磁钢4正转出霍尔感应区域，再通过旋转电机使磁钢4反转，当捕捉到右侧霍尔感应区域边界时停止，记录此时编码器转台度数A4。可计算出主份霍尔传感器2零位偏差为(A3+A4)/2，若零位偏差不满足0.2°，则需要重新测量并计算霍尔感应范围，再次手动调节磁钢4位置后拧紧磁钢4座螺钉，重新测量并记录偏差值，直至零位偏差值满足要求≤0.2°。

对于主份霍尔传感器2与备份霍尔传感器3分别位于圆周两侧，夹角成180°的测角装置，对于霍尔传感器的调试方法与上述并排设置霍尔传感器的方法一致。

因此，本发明采用上述结构的一种集成式霍尔测角装调系统，通过霍尔指示灯8替代以往的示波器设备显示磁钢4磁场与霍尔传感器的感应区域重叠情况，通过数显表21直接显示磁钢4转动度数，只需要单人即可完成调试，规避双人操作带来的反应时差问题。将各部件集成在机箱外壳体内及机身外壳防尘处理，有效避免人体触电、器件老化等问题。线束排布合理使引线搭接清晰化，大大改善了线路搭接错杂、部件摆放分散等问题，提高测试安全性。夹线端子19的应用杜绝了插接插件多次插拔的用量，降低线路接触不良导致的短路、测试数据失真等不良结果出现的频率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种集成式霍尔测角装调系统，其特征在于：包括长方体状的外壳体，所述外壳体包括相对设置的前面板和后面板、相对设置的左侧板和右侧板、相对设置的顶板和底板，所述底板上设置有电机驱动器和转压滤波模块，所述转压滤波模块上方设置有支架座，所述支架座的上方设置有数显表，所述数显表的显示屏伸出所述前面板，所述前面板上设置有两个霍尔指示灯和若干夹线端子，所述左侧板的内壁上设置有电源模块，所述后面板上设置有电连接器和电源插座，所述电连接器与编码器相连接，所述编码器设置于旋转电机的输出轴上；所述前面板上还设置有霍尔开关和电源开关，所述电源开关设置于所述数显表与所述电源插座之间的连接线路上，所述电机驱动器与所述夹线端子、所述霍尔指示灯、所述电源模块、所述旋转电机电连接，所述霍尔指示灯与所述转压滤波模块、所述夹线端子电连接，所述霍尔指示灯与所述转压滤波模块的连接线路上设置有所述霍尔开关，所述电源模块与所述电源插座、所述转压滤波模块电连接；

应用上述装调系统测量霍尔测角装置的主份霍尔传感器与备份霍尔传感器所在中间值偏差的方法步骤如下，要求偏差值≤0.2°：

将编码器的读数清零，将旋转电机的引线和主份霍尔传感器的引线分别与夹线端子连接，启动霍尔开关，通过电机驱动器使旋转电机转动，旋转电机使磁钢反转出主份霍尔传感器感应区域，再使旋转电机正转，当磁钢将进入主份霍尔感应区域时捕捉到下降沿，此时霍尔显示灯亮，停止转动状态触发，记录此时数显表显示的角度A1；

继续通过旋转电机使磁钢正转直至转出主份霍尔传感器感应区域后，反向旋转电机使磁钢反转，当磁钢捕捉到主份霍尔感应区域下降沿，停止转动状态再触发，霍尔显示灯亮，记录此时转动的角度示数A2；

用同样的方法计算出备份霍尔传感器的两个下降沿对应的角度A3、A4，计算出主份霍尔传感器与备份霍尔传感所在中间值偏差为：

(A1+A2)/2-(A3+A4)/2，且≤0.2°；

若偏差不满足要求，则需再次调试霍尔传感器位置后重新计算，直到满足要求为止；

应用上述装调系统调试主份霍尔传感器回到机械零位的方法步骤如下，要求偏差值≤0.2°：

首先通过旋转电机令机构回到机械零位，编码器清零，选用主份霍尔传感器与备份霍尔传感器零位偏差合格时主份霍尔传感器感应区域两个下降沿所对应的角度A1、A2，再使旋转电机翻转，捕捉到霍尔感应区域左侧边界时停止，记录此时的偏转度数A3；继续通过旋转电机使磁钢正转出霍尔感应区域，再通过旋转电机使磁钢反转，当捕捉到右侧霍尔感应区域边界时停止，记录此时编码器转台度数A4，可计算出主份霍尔传感器零位偏差为：

(A3+A4)/2；

若零位偏差不满足0.2°，则需要重新测量并计算霍尔感应范围，再次手动调节磁钢位置后拧紧磁钢座螺钉，重新测量并记录偏差值，直至零位偏差值满足要求≤0.2°。

2.根据权利要求1所述的一种集成式霍尔测角装调系统，其特征在于：所述顶板的上方设置有把手，所述底板的下方设置有若干支撑脚。