CN205156879U - 一种确定角度位置的感应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种确定角度位置的感应装置，包括传感器板、光源、安装在待检测电机的电机轴上的遮光片和两组与所述遮光板配合的光电池；两组光电池以与待检测电机的电机轴的轴线相交的直线为对称轴对称设置在垂直于所述电机轴轴线的平面上；且所述两组光电池分别与所述传感器板电信号连接；所述遮光片包括安装所述电机轴的电机轴安装区和能够随电机轴转动遮挡部分光电池的扇形区；所述光电池为矩形光电池。本实用新型根据电机特点采用特定结构变换保证普通矩形光电池替代形状难于加工的定制光电池可实现目的，节省了一半以上的生产费用。

Description

一种确定角度位置的感应装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，特别是涉及一种利用遮光片形状来限定光电元件感应区域来感应角度位置的装置。

背景技术

角度位置检测装置主要用来对选装部件进行角度的精确测量，涉及大量的工程应用。比如对扫描电机进行转子位置测量等。测量装置的实现方式有许多种，每种方式各有优缺点，需要针对不同应用特点选测不同的测角方式。随着激光振镜在工业制造、医疗美容和科研军事领域应用范围的不断扩大，作为激光振镜的核心组件“扫描电机”起到了越来越重要的作用。在扫描电机的实际使用过程中，角度位移传感器是一种利用电机轴的角度变化来检测镜片摆动位置，从而将位置信号采集到运算控制系统中的装置。

旋转变压器测角装置因为对磁场敏感而不适于某些工业环境，利用滑动变阻器测角也因为接触电阻及寿命问题不能在许多场合应用。而目前国内整个激光行业所使用的扫描电机，大多是采用电容式角度位置传感器，或通过漏光片来限定位置的光电式传感器，装配工艺复杂、体积大、抗温漂性能差、速度低、故障率高，并且蝴蝶型电容介质片具有不可忽略的转动惯量，当电机朝微型化发展时。成为电机速度的一个重要的制约因素，只能适合在中低端打标市场中使用，不能满足所有客户的运用需求。特别在高精度的光纤打标、小体积的医疗美容以及CTC眼科设备等应用领域，传统电容传感器因为重复定位精度低，抗干扰能力差等缺点，已越来越不能满足高端行业的需求。

欧美国家的扫描电机均采用专业定制的扇形结构光电池作为其位置检测装置，参见美国专利US5844673公开了一种确定旋转元件角度位置的检测装置，其中采用的四个扇形的光电池作为光源接收装置，光源与光电池之间设置有蝶形遮光片，蝶形遮光片安装在电机轴端部，当电机轴转动时带动遮光片旋转，随着遮光片旋转，光电池表面接收光线的区域面积发生线性变化，从而产生的输出电流也发生变化，根据光电池输出电流值可以检测到电机轴旋转的角度位置。这种检测装置需要定制特殊的扇形光电池，定制的成本较高，并且扇形的全相大小不能做的太宽，因为多余的暴露区域会产生不必要的系统噪音，因此对扇形光电池的加工和安装都提出了很高的要求。

虽然上述的技术方案也能用于对摆动式电机进行角度位置确定，但由于上述成本原因，在其推广应用方面受到较大限制。

有鉴于此，根据摆动式电机特点进行结构改进，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低、检测精度高的确定角度位置的感应装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：

一种确定角度位置的感应装置，包括传感器板、光源、安装在待检测电机的电机轴上的遮光片和两组与所述遮光片配合的光电池；两组光电池以与待检测电机的电机轴的轴线相交的直线为对称轴对称设置在垂直于所述电机轴轴线的平面上；且所述两组光电池分别与所述传感器板电信号连接；所述遮光片包括安装所述电机轴的电机轴安装区和能够随电机轴转动遮挡部分光电池的扇形区；所述光电池为矩形光电池。

上述确定角度位置的感应装置，所传感器板上设有用于所述电机轴穿过的通孔，所述光电池安装在所述传感器板上。

上述确定角度位置的感应装置，所述光源安装在所述光电池的对侧或安装在所述通孔两侧；当光源安装在所述通孔两侧时，所述光电池的对侧设置有反光片。

上述确定角度位置的感应装置，所述电机轴安装区为中心位置设有电机轴安装孔的圆形。

上述确定角度位置的感应装置，所述光电池的每组数量为两个，同组的两个光电池以其所在的平面与所述电机轴轴线交点为对称中心对称设置；同组的两个光电池并联或者串联。

上述确定角度位置的感应装置，所述光电池为四象限光敏二极管。

上述确定角度位置的感应装置，所述遮光片的电机轴安装区为中心位置设有电机轴安装孔的圆形；所述扇形区有两个，对称设置于所述电机轴安装区外围。

上述确定角度位置的感应装置，所述传感器板上设有IV转换电路。

上述确定角度位置的感应装置，所述电机轴安装在电机壳内，所述传感器板固定在电机壳底部。

上述确定角度位置的感应装置，所述待检测电机为摆动式电机，所述遮光片扇形区所对应的圆心角不小于所述的待检测电机的摆动角度阈值。

工作时，光电池接收到来自光源的光线照射面积变化时会产生电流变化，传感器板根据该电流变化反馈来感应电机转动的角度位置。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、根据电机特点采用特定结构变换保证普通矩形光电池替代形状难于加工的定制光电池可实现目的，节省了一半以上的生产费用；

2、本实用新型对光源的位置进行了改变，不仅可用单独设置在光电池对面的顶部光源，亦可采用将光源设置在所述传感器板上的底部照明模式（增强了产品的集中程度，使用更为方便降低安装难度）；

3、IV转换电路设置在传感器板上，提升了信噪比，保持了工业制造行业高精度的达标性能和医疗科研等应用领域长时间工作的稳定性。

附图说明

图1是安装有本实用新型感应装置的摆动电机的部分剖面结构示意图。

图2是本实用新型感应装置的结构示意图。

图3是本实用新型遮光片的结构示意图。

上述附图中，2、反光片；3、光电端盖；4、传感器板；5、遮光片；7、电机壳；8、电机轴；11、光电池；12、光电池；13、光电池；14、光电池；15、光源。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明，以助于理解本实用新型的内容。

如图1、图2和图3所示，本实用新型提供了一种确定角度位置的感应装置，包括传感器板4、光源15、安装在待检测电机的电机轴8上的合金钢片材质遮光片5和两组与所述遮光片配合的光电池；两组光电池以与待检测电机的电机轴8的轴线相交的直线为对称轴对称设置在垂直于所述电机轴轴线的平面上；且所述两组光电池分别与所述传感器板4电信号连接；所述光电池的每组数量为两个，同组的两个光电池以其所在的平面与所述电机轴轴线交点为对称中心对称设置；同组的两个光电池并联或者串联。如此，矩形光电池11、12、13、14中，光电池11、13一组，12、14为另一组，两组光电池分别与所述传感器板4电信号连接。上述矩形光电池11、12，13，14均为四象限光敏二极管。所述传感器板4上设有用于所述电机轴8穿过的通孔，矩形光电池11、12、13、14均安装在所述传感器板4上，所述传感器板4上设有IV转换电路。光电池将光照变化转反馈给传感器板4，以便IV转换电路进行信号处理，该方案提升了信噪比，保持了工业制造行业高精度的达标性能和医疗科研等应用领域长时间工作的稳定性。在本实施例中，传感器板4固定安装在电机壳7底部，光源15安装在传感器板4的通孔两侧，所述传感器板4上矩形光电池的对侧的电机壳上设置有用于将光线均匀反射至所述光电池上的反光片2。当然，也可将所述光源直接安装在所述光电池的对侧的电机壳上。待检测电机的电机轴8安装在电机壳7内，所述传感器板4固定在电机壳7底部。光源15安装在金属材质的光电端盖3内，光电端盖3固定安装在电机壳7底部，光源15的引线焊接于传感器板4上。

所述遮光片5包括安装所述电机轴8的电机轴安装区和能够随电机轴8转动遮挡部分光电池的扇形区；所述电机轴安装区为中心位置设有电机轴安装孔的圆形。所述扇形区有两个，对称设置于所述电机轴安装区外围。如此，两个扇形区以电机轴8轴心为圆心且以电机轴8轴心中心对称分布，遮光片5位于光电池11、12、13、14与光源15之上。在本实施例中，待检测电机为摆动式电机，所述遮光片5的扇形区所对应的圆心角不小于所述的待检测电机的摆动角度阈值。所述光电池11、12和光电池13、14均并排紧密排布，例如，所述摆动电机的幅度为±20°，则其摆动角度的阈值为40°。遮光片5的扇形区所对应的圆心角为40°，如此，遮光片5的扇形区单位时间内进出不同光电池组的面积均匀，各电池组产生的信号变化也是均匀的。

本实用新型根据电机特点采用特定结构变换保证普通矩形光电池替代形状难于加工的定制光电池可实现目的，节省了一半以上的生产费用；对光源15的位置进行了改变，不仅可用单独设置在光电池对面的顶部光源15，亦可采用将光源15设置在所述传感器板4上的底部照明模式（增强了产品的集中程度，使用更为方便降低安装难度）。

当启动电机时，光源15发射的光照在遮光片5上时，会在四个光电池11、12、13、14上形成光斑，随着电机轴8带动遮光片5转动，两个对角的光电池11、13上的光斑面积增大，另外两个对角的光电池12、14上的光斑面积减小，由于四片光电池11、12、13、14对角并联，因此互为对角的光电池11、12、13、14各形成一个传感器对（光电池组），其中一个传感器对的输出增长时，另一个传感器对的输出会减小。两个传感器对的输出分别接至一个差分放大器的两个输入端，就会输出与电机轴8角度呈线性变化的双极性电信号，由此就可以测定电机轴8的角度位置，而且在实际检测时，光电池11、12、13、14暴露在光照范围内的部分仍然呈线性变化，不会产生系统噪音，或产生的系统噪音在允许的范围内，继续保持了工业制造行业高精度的打标性能和医疗科研等应用领域长时间工作的稳定性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种确定角度位置的感应装置，其特征在于，包括传感器板、光源、安装在待检测电机的电机轴上的遮光片和两组与所述遮光片配合的光电池；两组光电池以与待检测电机的电机轴的轴线相交的直线为对称轴对称设置在垂直于所述电机轴轴线的平面上；且所述两组光电池分别与所述传感器板电信号连接；所述遮光片包括安装所述电机轴的电机轴安装区和能够随电机轴转动遮挡部分光电池的扇形区；所述光电池为矩形光电池。

2.根据权利要求1所述的确定角度位置的感应装置，其特征在于，所述传感器板上设有用于所述电机轴穿过的通孔，所述光电池安装在所述传感器板上。

3.根据权利要求2所述的确定角度位置的感应装置，其特征在于，所述光源安装在所述光电池的对侧或安装在所述通孔两侧；当光源安装在所述通孔两侧时，所述光电池的对侧设置有反光片。

4.根据权利要求1所述的确定角度位置的感应装置，其特征在于，所述电机轴安装区为中心位置设有电机轴安装孔的圆形。

5.根据权利要求1所述的确定角度位置的感应装置，其特征在于，所述光电池的每组数量为两个，同组的两个光电池以其所在的平面与所述电机轴轴线交点为对称中心对称设置；同组的两个光电池并联或者串联。

6.根据权利要求1所述的确定角度位置的感应装置，其特征在于，所述光电池为四象限光敏二极管。

7.根据权利要求5所述的确定角度位置的感应装置，其特征在于，所述遮光片的电机轴安装区为中心位置设有电机轴安装孔的圆形；所述扇形区有两个，对称设置于所述电机轴安装区外围。

8.根据权利要求1所述的确定角度位置的感应装置，其特征在于，所述传感器板上设有IV转换电路。

9.根据权利要求1所述的确定角度位置的感应装置，其特征在于，所述电机轴安装在电机壳内，所述传感器板固定在电机壳底部。

10.根据权利要求1-9任一所述的确定角度位置的感应装置，其特征在于，所述待检测电机为摆动式电机，所述遮光片扇形区所对应的圆心角不小于所述的待检测电机的摆动角度阈值。