CN201522259U - 一种角位移传感器 - Google Patents

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徐国华
肖治琥
唐国元
徐筱龙
向先波
吴金波
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Abstract

一种角位移传感器,属于测量旋转角度的传感器,解决现有旋转式电位器角度测量难于安装的问题。本实用新型包括固定组件和旋转组件,固定组件包括绝缘基体和导电碳膜层,具有缺口的圆弧形导电碳膜层粘附于圆环形绝缘基体表面;导电碳膜层圆弧形两端分别装有正电极和负电极,所述绝缘基体上对应导电碳膜层的圆弧形缺口位置装有信号输出极,信号输出极上焊接有V形铜探针;旋转组件包括绝缘环、铜环和电刷,所述铜环嵌套于绝缘环外圆周,铜环上装有电刷。本实用新型结构简单紧凑,可以直接套在旋转轴上,无需额外专用传感器安装盒,能在高压液压油中工作,特别适用于水下机器人、水下工程机械及其他水下装备的关节旋转角度测量。

Description

一种角位移传感器
技术领域
本实用新型属于测量旋转角度的传感器,特别适用于水下机器人、水下工程机械及其他水下装备的关节旋转角度测量。
背景技术
现有用于角度测量的旋转式电位器,其电阻体有两个固定端,通过手动调节转轴,改变动触点在电阻体上的位置,则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值,从而改变了电压与电流的大小,输出与输入电压比与旋转角度成线性关系。水下机械臂关节转角测量是机械手伺服控制所必须的,使用现有旋转式电位器实时测量水下机械臂关节的旋转角度时,其结构特别不便于安装在关节轴上,只能安装在输出轴端面,且需要额外加工传感器安装盒,造成机械结构不紧凑;
发明内容
本实用新型提供一种角位移传感器,解决现有旋转式电位器角度测量难于安装的问题。
本实用新型的一种角位移传感器,包括固定组件和旋转组件,其特征在于:
所述固定组件包括绝缘基体和导电碳膜层,绝缘基体为圆环形,导电碳膜层为具有缺口的圆弧形,粘附于绝缘基体表面;导电碳膜层圆弧形两端分别装有正电极和负电极,所述绝缘基体上对应导电碳膜层的圆弧形缺口位置装有信号输出极,信号输出极上焊接有V形铜探针;
所述旋转组件包括绝缘环、铜环和电刷,绝缘环和铜环均为圆环形,所述铜环嵌套于绝缘环外圆周,铜环上装有电刷;
使用时,所述固定组件和旋转组件顺序套在同一旋转轴上,旋转组件通过螺钉和旋转轴连接,随旋转轴旋转;固定组件的绝缘基体圆环与所述旋转轴之间存在转动间隙,旋转组件的电刷与固定组件的导电碳膜层滑动接触;固定组件的V形铜探针夹持旋转组件的铜环。
所述的角位移传感器,其特征在于:
所述绝缘基体材料为石英粉或玻璃纤维;所述绝缘环材料为环氧树脂;所述电刷材料为铜片镀银。
本实用新型结构简单紧凑,可以直接套在旋转轴上,无需额外专用传感器安装盒,能在高压液压油中工作,特别适用于水下机器人、水下工程机械及其他水下装备的关节旋转角度测量。用户可以在低成本的情况下,获得高精度的关节摆动角度测量,实现机械臂关节控制。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图;
图2(A)为固定部件的主视图;
图2(B)为固定部件的俯视图;
图3(A)为旋转部件的主视图;
图3(B)为旋转部件的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的一种典型实施状态,本实用新型包括固定组件和旋转组件,固定组件包括绝缘基体9和导电碳膜层12,具有缺口的圆弧形导电碳膜层12粘附于圆环形绝缘基体9表面;导电碳膜层12圆弧形两端分别装有正电极和负电极,所述绝缘基体上对应导电碳膜层12的圆弧形缺口位置装有信号输出极2,信号输出极2上焊接有V形铜探针3;旋转组件包括绝缘环5、铜环10和电刷11,所述铜环10嵌套于绝缘环5外圆周,铜环10上装有电刷11。绝缘环5上均匀分布3个安装孔4,用于穿过螺钉,将旋转组件固定在旋转轴上。
本实用新型用于水下机械手的关节旋转角度测量时,水下机械手的关节输出轴1和外壳13以及密封端盖7直接接触海水,由密封圈6密封。在外壳13和密封端盖7组成的空腔内充入液压油安装本实用新型。本实用新型固定组件和旋转组件顺序套在同一关节输出轴1(旋转轴)上,旋转组件通过螺钉和关节输出轴1连接,随关节输出轴1旋转;固定组件的绝缘基体9粘接固定在安装环8上,安装环8和壳体13内孔过盈配合固定,绝缘基体9圆环与所述关节输出轴1之间存在转动间隙,旋转组件的电刷11与固定组件的导电碳膜层12滑动接触;固定组件的V形铜探针3夹持旋转组件的铜环10,取得电压信号。
如图2(A)、图2(B)所示,本实用新型固定组件包括绝缘基体9和导电碳膜层12,绝缘基体9为圆环形,导电碳膜层12为具有缺口的圆弧形,粘附于绝缘基体9表面;导电碳膜层12圆弧形两端夹角为60°,分别装有正电极15和负电极14,正电极15和负电极14之间最近处的夹角为40°,绝缘基体9上对应导电碳膜层12的圆弧形缺口位置装有一个信号输出极2,信号输出极2上焊接有V形铜探针3。
正电极15,负电极14分别接直流电源正负极,导电碳膜层12形成均匀的电压降。
如图3(A)、图3(B)所示,本实用新型旋转组件包括绝缘环5、铜环10和电刷11,绝缘环5和铜环10均为圆环形,所述铜环10嵌套于绝缘环5外圆周,粘接成一体,铜环10上装有电刷11;绝缘环5上沿径向均匀分布3个安装孔4,用于穿过螺钉,将旋转组件固定在旋转轴上。
绝缘基体9由石英粉压成,能够在油内浸泡;绝缘环5材料为环氧树脂;电刷11材料为铜片镀银。
该角度传感器,实验测量供电电压直流10V,独立线性度0.3%,导电碳膜涂层电阻5.09k,有效测量角度300度左右。
本实用新型不能直接浸水工作,在水下机械手关节中应用时在壳体中充液压油。所采用的材料都能够保证在液压油下不膨胀和发生腐蚀,耐压可达40Mpa。

Claims (2)

1.一种角位移传感器,包括固定组件和旋转组件,其特征在于:
所述固定组件包括绝缘基体和导电碳膜层,绝缘基体为圆环形,导电碳膜层为具有缺口的圆弧形,粘附于绝缘基体表面;导电碳膜层圆弧形两端分别装有正电极和负电极,所述绝缘基体上对应导电碳膜层的圆弧形缺口位置装有信号输出极,信号输出极上焊接有V形铜探针;
所述旋转组件包括绝缘环、铜环和电刷,绝缘环和铜环均为圆环形,所述铜环嵌套于绝缘环外圆周,铜环上装有电刷;
使用时,所述固定组件和旋转组件顺序套在同一旋转轴上,旋转组件通过螺钉和旋转轴连接,随旋转轴旋转;固定组件的绝缘基体圆环与所述旋转轴之间存在转动间隙,旋转组件的电刷与固定组件的导电碳膜层滑动接触;固定组件的V形铜探针夹持旋转组件的铜环。
2.如权利要求1所述的角位移传感器,其特征在于:
所述绝缘基体材料为石英粉或玻璃纤维;所述绝缘环材料为环氧树脂;所述电刷材料为铜片镀银。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101701791B (zh) * 2009-10-27 2011-01-19 华中科技大学 一种角位移传感器
CN112929541A (zh) * 2021-02-03 2021-06-08 珠海研果科技有限公司 记录仪控制方法、装置、电子设备及存储介质
CN113459163A (zh) * 2021-07-12 2021-10-01 北京哈崎机器人科技有限公司 输出端编码器、关节模组、机器人及旋转角度的确定方法

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