CN206056496U - 一种霍尔角度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种霍尔角度传感器，包括传感器壳体、转轴和PCB电路板，相对于所述传感器壳体固定的霍尔感应芯片焊接在PCB电路板上，PCB板采用电磁兼容设计，芯片感应平面上的灵敏度轴垂直于所述转轴，并沿转轴方向与磁钢之间相隔有一预定距离，芯片中心与转轴轴线呈一定夹角，用于感应极柱磁钢绕转轴旋转时的磁场变化产生感应信号。本实用新型的霍尔角度传感器，利用霍尔效应磁敏技术的主要优点，克服现有接触及非接触式位移传感器中的技术缺陷，并具有功耗低、输出信号多样、稳定，从而降低了角度检测系统的成本。它可方便地与模拟或数字电路相集成。该传感器在使用环境和使用寿命等方面有了成功的改善。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种角度传感器，具体涉及一种在工业自动化领域里用于测量、反馈物体角度位置的霍尔角度传感器。
背景技术
用于角度测量的传感器种类繁多，在工业自动化领域中应用十分广泛，而霍尔角度传感器主要用于直流无刷电机的旋转位置控制器、起重机械、X-Y记录仪以及智能化电动执行机构的测控领域。
对物体位移进行非接触测量是目前位移测量技术的重要发展方向之一，这是由于非接触测量方法具有高速、不接触被测物体等优点。传统的接触式位移传感器(譬如电位器式位移传感器)，它通过电位器电刷在电阻体表面移动，将机械位移转换成与之成线性或一定函数关系的电阻或电压输出。非接触式位移传感器种类繁多，如时栅位移传感器、位移差分传感器、容栅位移传感器、电感式位移传感器等，这些传感器的精度虽高，但体积大、结构复杂、成本较高，对被测物体运动速度还附加了限制条件，如必须运行平稳、无突变和相对低速等。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺点和不足，本实用新型旨在提供一种霍尔角度传感器，利用霍尔效应磁敏技术的主要优点，克服现有接触及非接触式位移传感器中的技术缺陷，并具有功耗低、输出信号多样、稳定，从而降低了角度检测系统的成本。它可方便地与模拟或数字电路相集成。该传感器在使用环境和使用寿命等方面有了成功的改善。
本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种霍尔角度传感器，包括传感器壳体、转轴和PCB电路板，其特征在于，
--所述转轴的一端通过轴承支撑在传感器壳体内，另一端位于所述传感器壳体的外部，所述转轴的位于传感器壳体内的一端设有极柱磁钢，位于传感器壳体外部的另一端可接受外力矩作用，转动转轴时，所述极柱磁钢跟随转轴旋转；
--所述PCB电路板固定在所述传感器壳体内，其上集成有霍尔感应芯片和3PIN电气插座，其中，所述霍尔感应芯片集成在所述PCB电路板的面向转轴的一侧，所述3PIN电气插座集成在所述PCB电路板的另一侧；
--所述霍尔感应芯片的感应平面上的灵敏度轴垂直于所述转轴，并沿转轴方向与所述极柱磁钢之间相隔有一预定距离，霍尔感应芯片中心与转轴轴线呈一定夹角。
优选地，所述传感器壳体设有后端盖，所述后端盖固持在传感器壳体上，二者的结合处用防水胶粘接密封。
优选地，所述传感器壳体的端面上设有三个按120°均布的安装孔，安装孔的位置垂直于中心线。
优选地，所述PCB电路板通过一紧固件固定在所述传感器壳体内。
优选地，所述3PIN电气插座集成安装在PCB电路板上，3PIN电气插座中的三个插针分别为正电源端、接地端以及信号输出端。进一步地，所述3PIN电气插座的三个插针伸出于所述传感器壳体的后端盖外部。
优选地，所述转轴通过双轴承支撑在壳体内。
优选地，所述传感器壳体和转轴均采用防磁和不导磁材料制成。进一步地，所述传感器壳体为铝制磁屏蔽壳体。
优选地，所述霍尔感应芯片采用线性霍尔芯片进行角度的采集，所述霍尔感应芯片上设有集磁片IMC电路，能够在单点感应到磁通量的所有3个分量。因此，可以得到360°的旋转位置值，通过模拟量、脉冲宽度调制(PWM、)、串行协议(SPI)等多种输出模式，输出角度位置信号。
本实用新型中，相对于所述传感器壳体固定的霍尔感应芯片焊接在PCB电路板上，PCB板采用电磁兼容设计，芯片感应平面上的灵敏度轴垂直于所述转轴，并沿转轴方向与磁钢之间相隔有一预定距离，芯片中心与转轴轴线呈一定夹角，用于感应极柱磁钢绕转轴旋转时的磁场变化产生感应信号。
同现有技术相比，本实用新型的霍尔角度传感器利用霍尔效应磁敏技术的主要优点，具有精密性能好、功率损耗小和成本低的优点；采用感应式非接触测量，机械使用寿命相较传统接触式产品大大提高；可以实现360°的有效工作范围，工作行程可选；提供模拟量、脉冲宽度调制和串行协议多种输出模式，可以实现灵活的4段折线线性输出。3PIN插座引出端结构，简化壳体加工工艺，简化电气连接，增加可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的霍尔角度传感器结构的右视图；
图2为本实用新型的霍尔角度传感器结构的正视图；
图3为本实用新型的霍尔角度传感器结构内安装孔的分布图；
图4为本实用新型的霍尔角度传感器中，极柱磁钢与霍尔感应芯片空间位置示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。需要说明的是，以下所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。
如图1至图4所示，本实用新型的霍尔角度传感器，包括传感器壳体6、转轴1和PCB电路板4，转轴1的一端通过双轴承7、8支撑在传感器壳体6内，另一端位于传感器壳体6的外部，转轴1的位于传感器壳体6内的一端设有极柱磁钢2，位于传感器壳体6外部的另一端可接受外力矩作用，转动转轴时，极柱磁钢2跟随转轴1旋转；PCB电路板4固定在传感器壳体6内，其上集成有霍尔感应芯片3和3PIN电气插座5，其中，霍尔感应芯片3集成在PCB电路板4的面向转轴1的一侧，3PIN电气插座5集成在PCB电路板4的另一侧；霍尔感应芯片3的感应平面上的灵敏度轴垂直于转轴1，并沿转轴方向与极柱磁钢2之间相隔有一预定距离，霍尔感应芯片3中心与转轴轴线呈一定夹角。
传感器壳体6为柱状磁屏蔽结构，传感器壳体6和转轴1均采用防磁和不导磁材料；PCB电路板4通过固定螺丝9固定在传感器壳体6内部；极柱磁钢2镶嵌在转轴1一端；转轴1通过轴承7、8与传感器壳体1连接成一体，转轴1带极柱磁钢2的一端置于传感器壳体6内部；转轴1与极柱磁钢2的中心轴线与霍尔感应芯片3的中心垂直夹角为19.84°，间距为3.5mm；3PIN电气插座5在传感器壳体6内部与PCB电路板4锡焊连接，3个插针分别为正电源端、接地端以及信号输出端；当转轴1在外力矩的作用下，带动极柱磁钢2旋转时，PCB电路板4上的霍尔芯片3感应到磁场的变化，输出一位置信号，提供转轴的位置。
传感器壳体6设有后端盖10，后端盖10固持在传感器壳体6上，二者的结合处用防水胶粘接密封。
传感器壳体6端面设有三个按120°均布的安装孔11，用于将传感器安装定位，安装孔11的位置垂直于中心线且均布。
以上所述仅为本实用新型的较佳实例而已，并不用以限制本实用新型，凡依本实用新型专利构思所述构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种霍尔角度传感器，包括传感器壳体、转轴和PCB电路板，其特征在于，
所述转轴的一端通过轴承支撑在传感器壳体内，另一端位于所述传感器壳体的外部，所述转轴的位于传感器壳体内的一端设有极柱磁钢，位于传感器壳体外部的另一端可接受外力矩作用，转动转轴时，所述极柱磁钢跟随转轴旋转；
所述PCB电路板固定在所述传感器壳体内，其上集成有霍尔感应芯片和3PIN电气插座，其中，所述霍尔感应芯片集成在所述PCB电路板的面向转轴的一侧，所述3PIN电气插座集成在所述PCB电路板的另一侧；
所述霍尔感应芯片的感应平面上的灵敏度轴垂直于所述转轴，并沿转轴方向与所述极柱磁钢之间相隔有一预定距离，霍尔感应芯片中心与转轴轴线呈一定夹角。
2.根据权利要求1所述的霍尔角度传感器，其特征在于，所述传感器壳体设有后端盖，所述后端盖固持在传感器壳体上，二者的结合处用防水胶粘接密封。
3.根据权利要求1所述的霍尔角度传感器，其特征在于，所述传感器壳体的端面上设有三个按120°均布的安装孔，安装孔的位置垂直于中心线。
4.根据权利要求1所述的霍尔角度传感器，其特征在于，所述PCB电路板通过一紧固件固定在所述传感器壳体内。
5.根据权利要求1所述的霍尔角度传感器，其特征在于，所述3PIN电气插座集成安装在PCB电路板上，3PIN电气插座中的三个插针分别为正电源端、接地端以及信号输出端。
6.根据权利要求5所述的霍尔角度传感器，其特征在于，所述3PIN电气插座的三个插针伸出于所述传感器壳体的后端盖外部。
7.根据权利要求1所述的霍尔角度传感器，其特征在于，所述转轴通过双轴承支撑在壳体内。
8.根据权利要求1所述的霍尔角度传感器，其特征在于，所述传感器壳体和转轴均采用防磁和不导磁材料制成。
9.根据权利要求8所述的霍尔角度传感器，其特征在于，所述传感器壳体为铝制磁屏蔽壳体。
10.根据权利要求1所述的霍尔角度传感器，其特征在于，所述霍尔感应芯片采用线性霍尔芯片进行角度的采集，所述霍尔感应芯片上设有集磁片IMC电路，能够在单点感应到磁通量的所有3个分量。
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