CN204854607U - 一种位置传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种位置传感器，用于感测变速器部件的位置并输出位置信号，包括伸缩栓组件，其伸缩栓支撑在伸缩栓壳体中并有效连接并带动伸缩柄进行往复直线移动，伸缩栓相对变速器部件预压紧；信号组件上设有盲孔容纳伸缩柄；以及传感器。其特征是，还包括信号转换标定模块；传感器布置于盲孔的周边以感测伸缩柄在盲孔中往复直线移动的位置；信号转换标定模块连接于传感器和接插件之间，以使位置传感器输出经校准标定的期望的位置信号；信号组件与伸缩栓组件紧密连接。这样，对装配完成的位置传感器，可以试测并记录伸缩栓移动的位置与由其引起的传感器的感测数据的函数，将其转换成传感器的感测数据与位置传感器期望输出的对应的位置信号的函数，并将该函数固化于信号转换标定模块中的控制器组件。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种位置传感器，尤其是一种涉及汽车变速器档位位置的位置传感器及其位置信号标定方法。
背景技术
专利文献CN101883938B公开了一种用于感测汽车变速器档位位置的位置传感器以及一种用于装配并校准该传感器的方法，其特征在于，传感机构由两个元件组成，一个元件布置在连接于能往复直线运动的切换栓的柄上，另一个布置在壳体上；装配该传感器时，将含切换栓的切换锁定装置压入壳体，在不同的压入深度下保持切换锁定装置，分析传感机构产生的信号，并据此控制或者调节压入过程，从而在压入过程中进行校准。
该技术方案有进一步改进的地方。该方案在压入装配传感器的同时进行信号分析和通过控制压入深度来校准，需要特制的压入设备，并且，该方法虽能控制传感机构的初始感测数据，但并不能克服传感机构特性参数的非线性和离散性，对装配完成的产品往往还需要进一步的标定。因此，产品装配方式和校准标定的方法有进一步改进的余地。该方案的传感机构由两个元件组成，若改成一个元件，尤其是去掉运动的柄上的元件，将免除传感元件采购和安装工序，也免除其在传感器内脱落、碎裂的风险，可提高产品的可靠性。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是如何使位置传感器内的运动部件上免装传感元件，以及如何使位置传感器装配简单、校准标定方便容易。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种位置传感器，用于感测至少一个变速器部件的位置并输出位置信号，包括：伸缩栓组件，用于感测变速器部件的位置，由包括伸缩栓、伸缩柄和伸缩栓壳体组成，所述伸缩栓支撑在所述伸缩栓壳体中并有效连接并带动所述伸缩柄进行往复直线移动，并且所述伸缩栓相对所述变速器部件预压紧；信号组件，其上安装有用于输出位置信号的接插件，并设有盲孔容纳所述伸缩柄做不接触孔壁的往复直线移动；以及传感器；其特征在于：还包括信号转换标定模块；所述传感器布置于所述盲孔的周边以感测所述伸缩柄在所述盲孔中往复直线移动的位置；所述信号转换标定模块连接于所述传感器和所述接插件之间，以使位置传感器输出经校准标定的期望的位置信号；所述信号组件与所述伸缩栓组件紧密连接。
优选地，所述传感器包括磁路通过所述盲孔的周边的电感器，所述信号转换标定模块包括电容器，所述电容器与所述电感器连接以形成LC振荡电路，所述伸缩柄由导磁的材料制作。
优选地，所述传感器包括电场通过所述盲孔的周边的电容器，所述信号转换标定模块包括电感器，所述电感器与所述电容器连接以形成LC振荡电路，所述伸缩柄由导电的材料制作。
优选地，所述传感器包括至少一个电光发送器件和至少一个光电接收器件，所述电光发送器件布置在所述盲孔的周边，其光路通过所述盲孔后到达的对边位置布置所述光电接收器件，所述伸缩柄由遮光的材料制作。
优选地，所述信号转换标定模块具有数据I/O接口功能，输出由所述伸缩栓移动位置引起的所述传感器的感测数据或者所述位置传感器校准标定或运行的状态、数据，或者输入用于所述位置传感器校准标定或运行的指令。
上述位置传感器的信号转换标定模块包括控制器组件，采集由所述伸缩栓移动位置引起的所述传感器的感测数据，通过所述接插件输出位置信号。如何校准标定上述位置传感器，使其按期望的函数关系输出位置信号？可以对装配完成的所述位置传感器，试测并记录所述伸缩栓移动的位置与由其引起的所述传感器的感测数据的函数，将其转换成所述传感器的感测数据与所述的位置传感器期望输出的对应的位置信号的函数，并将期望的函数固化于所述信号转换标定模块中的控制器组件。
本实用新型对比现有技术有如下有益效果：本实用新型提供的位置传感器的校准标定是对装配后的位置传感器实施并同时完成校准和标定，无需在装配过程中分析感测信号来控制装配和校准，并免除进一步的标定，使位置传感器装配简单、校准标定方便容易。并且，本实用新型提供的位置传感器技术方案将传感元件布置于盲孔周边，感测该盲孔容纳的运动部件往复直线运动的位置，从而无需在运动部件上布置传感元件，提高产品的可靠性。
附图说明
图1示出了本实用新型位置传感器实施例的组成示意图；
图2示出了本实用新型位置传感器实施例内部传感器为电感器的信号转换标定模块组成示意图；
图3示出了本实用新型位置传感器实施例内部传感器为电容器的信号转换标定模块组成示意图。
附图标记说明
1-位置传感器；2-伸缩栓；3-伸缩柄；5-滚球；6-滚珠；7-滚动轴承；8-伸缩栓壳体；9-弹簧孔；10-弹簧；17-传感器；18-变速器部件；19-信号组件；21-接插件；22-伸缩栓壳体顶部；25-伸缩栓组件；29-盲孔；33-信号转换标定模块；34-用作传感器的电感器；35-信号转换标定模块中的电容器；36-用作传感器的电容器；37-信号转换标定模块中的电感器。
具体实施方式
为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。应注意，以下实施例是提供给本领域普通技术人员来实现和使用本实用新型的，但并非用以限定本实用新型，任何不脱离本实用新型的精神和范围所作的修改，仍包括在本实用新型的专利保护范围内。本实用新型的保护范围以权利要求书所界定的创新性特征的最大范围为准。
图1为本实用新型位置传感器实施例的组成示意图。请参见图1，位置传感器1由伸缩栓组件25和信号组件19两部分组成。伸缩栓组件25主要由伸缩栓2、伸缩柄3和伸缩栓壳体8组成。请参见图1的下部，伸缩栓2的端部含滚球5，滚球5借助伸缩栓2端部内的滚珠6能够滚动。伸缩栓2借助滚动轴承7在伸缩栓壳体8内能够作往复直线移动。伸缩栓2设有盲孔状的弹簧孔9，弹簧10以螺旋方式绕着伸缩柄3的一端并与其一起容纳在弹簧孔9中，伸缩柄3的另一端伸出伸缩栓壳体顶部22进入信号组件19设有的盲孔29。弹簧10是预压紧的，其一端支撑在弹簧孔9中，另一端支撑在伸缩栓壳体顶部22。按压或松开伸缩栓2端部的滚球5，伸缩栓2带动伸缩柄3能够在信号组件19的盲孔29中作往复直线移动。
继续参见图1，信号组件19设有盲孔29，能容纳伸缩柄3在其中作往复直线移动，伸缩柄3与孔壁之间通过气体或液体隔开，不互相接触。传感器17仅布置在盲孔29的周边，伸缩柄3上不特别设置传感元件。信号转换标定模块33连接传感器17和接插件21。信号转换标定模块33包括控制器组件，功能包括，采集由伸缩栓2移动位置引起的传感器17的感测数据，通过接插件21输出位置信号。对装配完成的位置传感器1，试测并记录伸缩栓2移动的位置与由其引起的传感器17的感测数据的函数，将其转换成传感器17的感测数据与位置传感器1期望输出的对应的位置信号的函数，并将期望的函数固化于信号转换标定模块33中的控制器组件，完成信号校准、转换和标定工作。信号组件19与伸缩栓组件25两部分紧密装配在一起，就形成了位置传感器1。位置传感器1运行时根据期望的函数通过接插件21输出位置信号。
继续参见图1，伸缩栓2端部的滚球5顶在变速器部件18上，即伸缩栓2相对变速器部件18预压紧。显然，如果变速器部件18在滚球5上运动，其凹凸部分将使伸缩栓2带动伸缩柄3在信号组件19的盲孔29中作往复直线移动，布置在盲孔29周边的传感器17将产生与伸缩柄3的位置有关的感测数据，经信号转换标定模块33采集、转换后，就能按用户期望的函数关系(例如线性的，或者分段的)和信号形式(例如频率量，或者电压量，或者PWM脉宽调制量)输出位置信号。
信号组件19与伸缩栓组件25两部分紧密装配的方式有多种，可以是螺旋方式，例如它们的连接接触部分，信号组件19设有内螺纹(相当于螺母)，伸缩栓组件25设有外螺纹(相当于螺栓)旋入信号组件19，为了密封可放置密封圈或螺纹上涂覆密封胶，达到两部分紧密装配的目的。
信号组件19与伸缩栓组件25两部分紧密装配的方式，也可以是法兰盘方式，它们的连接接触部分设置有互相适配的法兰盘，法兰盘之间放置密封圈，用多个连接螺丝将两者的法兰盘紧贴在一起，达到两部分紧密装配的目的。
信号组件19与伸缩栓组件25两部分紧密装配的方式，还可以是压入方式，它们的连接接触部分设置互相适配的坡度即呈圆锥形状，即套在外面的信号组件19口部直径稍大，口内逐渐收小，而被套的伸缩栓组件25端部较细，往后逐渐变粗。两者在设定的压力下压接，达到两部分紧密装配的目的。
传感器17可以有多种选择。图2为传感器17是电感器时的信号转换标定模块组成示意图。请参见图2和图1，充当传感器17的电感器34与信号转换标定模块33中的电容器35连接以形成LC振荡器。为了使电感器34的磁路通过盲孔29，盲孔的周边部位应用非金属材料(例如塑料)制作，可以将电感线圈埋入盲孔29的孔壁形成以盲孔为中空的空心线圈，或者将电感线圈绕于C形磁芯上，磁芯的开口设置在盲孔29的周边。伸缩柄3由导磁的材料制作，其在盲孔29中往复直线移动会使电感器34的电感量变化，从而引起LC振荡器的频率量的变化，信号转换标定模块33感测其频率量，按期望的函数关系换算成位置量，并按期望的信号形式输出位置信号，也即位置传感器1输出期望的位置信号。
图3为传感器17是电容器时的信号转换标定模块组成示意图。请参见图3和图1，充当传感器17的电容器36与信号转换标定模块33中的电感器37连接以形成LC振荡器。为了使电容器36的电场通过盲孔29，盲孔的周边部位应用绝缘材料(例如塑料)制作，可以将两个电极互相绝缘地埋入盲孔29的孔壁，电极的形状可以尽量与孔壁相似。伸缩柄3由导电的材料制作，其在盲孔29中往复直线移动会使电容器36的电容量变化，从而引起LC振荡器的频率量的变化，信号转换标定模块33感测其频率量，按期望的函数关系换算成位置量，并按期望的信号形式输出位置信号，也即位置传感器1输出期望的位置信号。
传感器17还可以用光电传感器制作。传感器17由一对或多对电光发送器件和光电接收器件组成，电光发送器件沿伸缩柄3的移动方向布置在盲孔29的周边，在其光路通过盲孔29后到达的对边位置布置光电接收器件，而伸缩柄3由遮光的材料制作，并且盲孔29的孔壁应由吸收光线的材料制作或涂覆吸光材料。伸缩柄3在盲孔29中往复直线移动会遮住电光发送器件的光线，从而引起光电接收器件接收的变化，信号转换标定模块33感测其变化量，按期望的函数关系换算成位置量，并按期望的信号形式输出位置信号，也即位置传感器1输出期望的位置信号。
如何校准标定位置传感器1，使其按期望的函数关系输出位置信号？请参见图1，信号转换标定模块33包括控制器组件，采集由伸缩栓2移动位置引起的传感器17的感测数据，通过接插件21输出位置信号。首先，装配完成位置传感器1；然后，按压位置传感器1的伸缩栓2使其有不同的位移x，同时记录由其引起的传感器17的感测数据y，记录下来的一组x、y数据的表格形成函数f，即y＝f(x)；接着，根据用户期望的函数关系(例如线性的或分段的)和表示位置的信号形式(例如频率量，或者电压量，或者PWM脉宽调制量)，将y转换成对应的位置量z，于是含一组y、z数据的表格或者据此推导出的函数形成函数u，即z＝u(y)，也就是说，将y＝f(x)转换成传感器17的感测数据y与位置传感器1期望输出的对应的位置信号z的函数z＝u(y)；然后将此期望的函数z＝u(y)固化于信号转换标定模块33中的控制器组件，以通过接插件21输出位置信号。
校准标定位置传感器1不妨使用专用标定设备。按压位置传感器1的伸缩栓2使其有不同的位移x时，可以使用专用标定设备的步进电机逐步推进按压，以使位移x满足用户细分精度的要求。信号转换标定模块33中的控制器组件的实现方法包括微控制芯片借助编写计算机程序、可编程逻辑电路等，一般包含数据I/O接口功能，例如串行数据I/O接口。因此，可以用数据I/O接口输出传感器17的感测数据y，专用标定设备接收感测数据y，与相应的位移x一起构成表格(即函数y＝f(x))。然后专用标定设备根据用户期望的函数关系和表示位置的信号形式，将感测数据y转换成对应的位置量z并构成表格(即函数z＝u(y))，然后将此表格(即函数z＝u(y))固化于信号转换标定模块33中的控制器组件。
信号转换标定模块33具备的数据I/O接口功能，不但可以输出由伸缩栓2移动位置引起的传感器17的感测数据，也可以输出位置传感器1校准标定或运行时的状态、数据，还可以输入用于位置传感器1校准标定或运行的指令。
Claims (5)
1.一种位置传感器(1)，用于感测至少一个变速器部件的位置并输出位置信号，包括：
伸缩栓组件(25)，用于感测变速器部件(18)的位置，由包括伸缩栓(2)、伸缩柄(3)和伸缩栓壳体(8)组成，所述伸缩栓(2)支撑在所述伸缩栓壳体(8)中并有效连接并带动所述伸缩柄(3)进行往复直线移动，并且所述伸缩栓(2)相对所述变速器部件(18)预压紧；
信号组件(19)，其上安装有用于输出位置信号的接插件(21)，并设有盲孔(29)容纳所述伸缩柄(3)做不接触孔壁的往复直线移动；
以及传感器(17)；
其特征在于：
还包括信号转换标定模块(33)；
所述传感器(17)布置于所述盲孔(29)的周边以感测所述伸缩柄(3)在所述盲孔(29)中往复直线移动的位置；
所述信号转换标定模块(33)连接于所述传感器(17)和所述接插件(21)之间，以使位置传感器(1)输出经校准标定的期望的位置信号；
所述信号组件(19)与所述伸缩栓组件(25)紧密连接。
2.如权利要求1所述的位置传感器(1)，其特征在于：所述传感器(17)包括磁路通过所述盲孔(29)的周边的电感器(34)，所述信号转换标定模块(33)包括电容器(35)，所述电容器(35)与所述电感器(34)连接以形成LC振荡电路，所述伸缩柄(3)由导磁的材料制作。
3.如权利要求1所述的位置传感器(1)，其特征在于：所述传感器(17)包括电场通过所述盲孔(29)的周边的电容器(36)，所述信号转换标定模块(33)包括电感器(37)，所述电感器(37)与所述电容器(36)连接以形成LC振荡电路，所述伸缩柄(3)由导电的材料制作。
4.如权利要求1所述的位置传感器(1)，其特征在于：所述传感器(17)包括至少一个电光发送器件和至少一个光电接收器件，所述电光发送器件布置在所述盲孔(29)的周边，其光路通过所述盲孔(29)后到达的对边位置布置所述光电接收器件，所述伸缩柄(3)由遮光的材料制作。
5.如权利要求1所述的位置传感器(1)，其特征在于：所述信号转换标定模块(33)包括数据I/O接口，输出由所述伸缩栓(2)移动位置引起的所述传感器(17)的感测数据或者所述位置传感器(1)校准标定或运行的状态、数据，或者输入用于所述位置传感器(1)校准标定或运行的指令。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201520260626.6U CN204854607U (zh) | 2015-04-27 | 2015-04-27 | 一种位置传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201520260626.6U CN204854607U (zh) | 2015-04-27 | 2015-04-27 | 一种位置传感器 |
Publications (1)
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| CN204854607U true CN204854607U (zh) | 2015-12-09 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108115454A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-05 | 东风设备制造有限公司 | 用于传送辊上工件姿态检测的装置 |
| CN108115454B (zh) * | 2017-12-29 | 2024-05-17 | 东风设备制造有限公司 | 用于传送辊上工件姿态检测的装置 |
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2015
- 2015-04-27 CN CN201520260626.6U patent/CN204854607U/zh active Active
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