CN206638239U - 一种位置发射系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种位置发射系统，其包括位置发射器和控制器，所述控制器可控制所述位置发射器发射旋转轴的位置，所述位置发射器包括：壳体、设置在壳体中的屏蔽板和传感器，所述壳体为整体密封结构，所述壳体上设置有凹槽，所述凹槽内设置有磁铁载体，所述磁铁载体设置在所述旋转轴上，所述磁铁载体上设置有磁铁，所述磁铁位于所述传感器的对面且与所述外壳不接触。本实用新型提供的位置发射系统器，具有结构简单和密封效果好的优点。

Description

一种位置发射系统

技术领域

本实用新型涉及一种位置发射系统，具体地涉及一种确定旋转轴位置的发射系统。

背景技术

已知技术中有一个旋转发射器包括旋转轴，旋转轴上设置有用于单圈测量的第一编码盘和用于多圈测量的第二编码盘。电子评估被分配到多圈编码盘，电子通过传感器触发逻辑模块和随后的计数器模块的信号它将信号转换成反脉冲。

这种技术的缺陷是编码盘与相关传感器系统和电子设备需要单圈测量和多圈测量。此外，此种技术中的旋转发射器的计数全转传感器需要同时承担复位时钟的功能，而复位时钟功能需要使用过滤器。

此外，此技术中的发射轴被设置在外罩中，相关传感器系统和电子编码盘都在该外罩中，这样存在有不足，一方面发射器轴必须安装在外罩中，轴承需要变得更复杂；另一方面需要进行精确的调整来避免因外罩的不密封对周围产生影响。

实用新型内容

本实用新型提供一种位置发射系统，以解决现有技术中结构复杂和密封效果差的问题。

本实用新型的上述技术目的是采用如下技术方案予以实现：

一种位置发射系统，其包括位置发射器和控制器，所述控制器可控制所述位置发射器发射旋转轴的位置，所述位置发射器包括：壳体、设置在壳体中的屏蔽板和传感器，所述壳体为整体密封结构，所述壳体上设置有凹槽，所述凹槽内设置有磁铁载体，所述磁铁载体设置在所述旋转轴上，所述磁铁载体上设置有磁铁，所述磁铁位于所述传感器的对面且与所述外壳不接触。

所述传感器为AMR传感器和/或GMR传感器。

所述控制器包括时钟装置，所述时钟装置被所述磁铁控制用于唤醒所述控制器。

所述位置发射系统包括至少一个电池。

所述磁铁的磁场至少为50毫特斯拉。

所述外壳的材料为非磁性材料或塑料。

所述凹槽中还设置有滚珠轴承和固定板，所述滚珠轴承通过所述固定板连接到所述外壳。

本实用新型提供的位置发射系统具有结构简单和密封效果好的优点。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的位置发射器的纵向剖面图。

图2是本实用新型提供的位置发射器的允许的误差范围的剖面视图。

图3是本实用新型实施例二的位置发射器的示意图。

图4是本实用新型提供的位置发射器的原理方框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示，一种位置发射器1包括壳体2，设置在壳体2中的屏蔽板5和传感器6，壳体2还设有开口供电线4插入，开口处设置有密封条3。壳体2是由塑料制成的整体密封的，其上还设置有凹槽7，其内设置有磁铁架8，磁铁架的一端设置有磁铁9，另一端设置有轴10。

磁铁载体8设置在无触点的凹槽7中,由于为非接触式的设置，磁铁9和传感器6之间存在较大的误差范围。

如图2所示，在磁铁载体8非接触式设置在凹槽7中。例如，它可能被设置成偏离轴线的距离A，A大约为5毫米，而相关的磁场大约为50毫特斯拉（MT），而其辐射距离将偏离距离B，距离B可能达到1毫米。

图2中磁铁9设置在外壳2的外面，传感器6设置在壳体2的里面。磁铁载体非接触式设置在凹槽7中，磁铁9轴线与传感器6之间的距离允许在A以内，非接触式安装点与磁铁9轴线的交点与传感器6轴线之间的辐射距离在B以内。

本实例中的传感器6为AMR传感器。

实施例二

如图3所示为实施例二的位置发射器1，其中相同的数字表示的与实施例一相同，在此不再赘述，其与实施例一不同之处在于，凹槽7中还设置有滚珠轴承11，其中轴承11通过固定板12连接到外壳2上，通过对轴承11的排列，传感器6可以使用GMR传感器，因为设置有滚珠轴承11，使得方式更加简单。

如图4所示为本实用新型提供的位置发射器的模块结构图，如图4所示，位置发射系统13包括一个高度集成的微控制器14。在量子包含组件的低功耗中央处理单元（CPU）15，中断控制闹钟装置16，数字计数器输入17，高分辨率ADC集成放大器18和偏移测定（放大器也可以位于以外的中央处理器），外部电源的电源故障识别19，和电池操作情况下基于比较状态21，22输出开关信息来激活传感器6。

传感器6设置有成90度设置的测量电桥23,24，输出正弦和余弦两个信号。

位置发射系统13有一个外部电源25，最好在10伏和30伏之间有相应的过滤器组件。此外，提供了一个低压识别的外部电源6，最好是5伏。用于切换到电池操作时产生一个信号。

一个用于存储启动位置等的参数存储27。取决于电池，参数内存不是必须的。

此外,配备了一种温度传感器28，以监测发射器的内部温度。由于电子元件的极限温度,特别不允许超过锂离子电池29的允许温度。温度被传送到优先控制的控制装置一个接口,控制可以关闭电机的冷却时间，例如超热。此外提供了一种用于监测电池电压的监测器30。这个电压传递到作为优先诊断值。评测后，并给运行一个信号，电池变得微弱应该被替换。提供了一个覆盖控制32的接口31,这个接口是低价异步串行接口RS485。

比较器21、22为正弦和余弦信号提供对应的AMR传感器的数字化过零的开关信号。比较器21,22用于在电池唤醒后被微控制器14所控制，或者是14微控制器的切换控制方式时使用。另外可通过微控制器14控制ADC18检测。当然检测AMR的信号时,ADC18需要额外的电流，将会减少电池29的寿命。

位置发射系统13还包括有片簧接触33,34具有高欧姆的电阻。所提供的正弦信号由第一个片簧触点33，和第二片簧接触34提供的余弦信号。根据磁铁9的机械位置,片簧触点33，34产生切换后的，依次唤醒在电池睡眠时的14微控制器，并激活它来计数干扰安全比较器信号。在电路板定位的基础上，确定了片簧触点的开关行为。片簧开关的位置（排列）33,34相对于AMR传感器6的位置起到了重要的作用。

此外，转换开关35设置在电池和外部电源25之间。转换开关35控制自动对外部供给不足的基础时切换使用电池或直接由14微控制器。

微控制器控制开关36提供AMR传感器6和比较器21、22,磁铁9旋转360度,两个AMR传感器M6发出正弦和余弦形状电压两次,对磁铁9全角度旋转。

比较器21,22对电压信号进行数字监测。这些信号被指定为COMP余弦和COMP正弦。比较器21,22开关在过零的电压信号（闹钟1,闹钟2）片簧开关33，34,产生的。这些机械配置使他们切换约15度前在AMR信号的过零信号。

电池操作过程中,微控制器14被唤醒的每一个开关旁边的片簧开关33,34,在比较信号分析的基础上,是否存在虚假触发或磁铁9是否进一步转向之间的侧面的时间不起任何作用。14微控制器能检测出一个“清除”比较器21信号,22当它被唤醒。然后可以决定。在已有信号验证历史的基础上，无论是向前或向后计数。如果微控制器被高欧姆的在信号上的干扰脉冲所唤醒，换句话说,磁铁实际上已经把进一步，它只检查比较信号，而不继续计数。

如果微控制器14被唤醒后，在随后的测量周期，确认磁铁9没有进一步转动，如无它将切换到睡眠模式，等待下一个脉冲的片簧开关33,34的唤醒脉冲。测量周期内可测量一个或多个信号。

本实用新型提供的装置可以在不同电压的供给情况下按如下方式工作。

根据本实用新型的位置发射器,带有一个传感器用于确定旋转轴的位置。因此，只要一个安装在轴的磁阻。在这种方式中，只需一个位置变送器的传感器就可实现在单圈和多圈的功能。所以,本位置发射器具有结构简单和成本优势。

根据本发明，位置发射器被构造成具有检测360度位置的传感器单同时用于检测完整的旋转。因此，一个传感器有两个工作任务。此外本实用新型的位置发射器还配置成使得所需的与所监测的轴没有机械上的刚性连接以确定位置。这样的连接是不必要的，因为在位置发射器中的发送器轴可以被消除，无触点检测是可能的。

根据特别优选的实施方案,使用AMR(各向异性磁阻）传感器,也可使用的GMR(巨磁电阻）在位置发射器的传感器。为了简单起见，接下来解释AMR传感器,多数情况下,此解释也适用于GMR传感器。

根据另一特别优选的实施例，位置发射器的结构使AMR传感器单元配置在封闭的外壳中，位于传感器单元对面的磁铁设置在外壳的外部，在轴上或内部进行监测。

故可以开展与AMR传感器的旋转运动的无触点检测,其具有安装简单的优点,因为无需轴向调整，外売密封对以避免对周围的影响。

根据优选实施案例中，位置变送器具有形成径向磁化的磁铁。该磁铁是分配给AMR单元。换言之,磁铁是放在外壳的对面。此外，配备了一种微控制器,微控制器的传感器用于检测磁铁的磁场。

如传感器配置为两部分A M R传感器是有优势的,或传感器有两个A M R传感器。

根据另一个有利的体现,微控制器仅在测量时间被激活。为此，配备了一种由磁铁控制的警时钟装置，以唤醒微控制器。

此外，警时钟装置至少由磁铁的磁场触发信号发射器。该信号发射器可以配置为一个簧片开关或霍尔传感器。例如。如配置一到三个的舌簧开关或霍尔传感器是有优势的由于霍尔传感器的功耗比较高，霍尔传感器的适用于单匝的解决方案，可长期地与外部电压工作。

另一优势，至少一个电池或至少一个可充电电池提供给供应的微控制器和报警时钟装置。

通过配置位置变送器即使电源中断有至少有一个电池或一个可充电电池位置变送器可以检测位置变化。此外，根据本发明的位置发射器因为低能耗,从而延长位置发射器的寿命。

至少一个电池或一个可充电电池可以在测量模式下提供电压给微控制器。A M R传感器单元,比较器,有电压的报警时钟装置也可持续一段时间。

另一大优势,该报警时钟装置被配置为通过高欧姆电阻的方式提供的电池的报警时钟装置。这样，位置发射器在电池操作中显示了一个较低的功耗。低功耗的结果，基本上只有高欧姆的闹钟装置是由电池提供。

位置发射器的正弦和余弦信号数字化的A M R传感器具有至少一个阈值开关,该阈值开关可以配置一个比较器，例如，以保证电池或可充电电池供电的最长时效，微控制器设置为省电性能,此外增设一个外部电源更佳。

此外,如果提供一个参数存储器会更好，在有电源故障的情况下使不同的参数存储在内存中，门位置（起始和结束位置），不必进行全部重新检测。另外如果加一个温度传感器会更具优势，为了保护电子元件不会过热。

另一大优势,AMR的传感器单元设置在一个封闭的外壳，磁铁被设置在壳体外传感器单元的对面被监测的轴上。以这种方式，传感器的发射器轴的分开进行。传感器单元设置在所述外壳上，封装后为避免对周围的影响,发射器轴不通过到壳体。

磁铁放置在磁铁架是有优势的,该磁铁架放在可监测的轴端。磁铁架可设置在轴上以进行监测，例如固定在一个位置。这种做法的优点是，位置发射器可以简单的方式安装。

根据另一优势,壳体有一个凹槽至少部分地容纳所述磁铁载体。在AMR传感器的区域,该凹槽具有发射器轴与磁铁或磁铁架的放置建立连接有明确的优点，设置在发射机轴磁铁或磁铁载体被布置在凹槽中,因为传感器设置在所述凹部的区域中。

如果磁铁载体被设置在凹槽无触点，这样的优点是安装非常简单，因为需要注意在凹槽的磁铁载体，发射器轴与磁铁载体的无须精确对准。

根据另一个有利的实施方案中，容纳所述发射器轴磁铁载体由至少一个球轴承的装置安装在所述凹槽中。在这种情况下,球轴承的结构是很简单的，因为对轴承的要求不是很大。

如果磁铁载体构造成一个能适应轴的监测是有优势的，磁铁架可以以简单的方式设置在轴上，结果是能适用根据本发明以简单的方式位置在发射器的轴上。

如果一个非常强的磁铁，例如至少五十个毫特斯拉（mT）的磁场中，以这种方式，根据位置传感器在磁铁和传感器之间的相互作用在相对大的公差范围内。AMR传感器在饱和状态操作时，与外面的影响非常小。

如果壳体由塑料制成，壳体价格具有优势,另外也可用其他非磁性材料。

根据使用的领域，至少有一个屏蔽板防外壳磁场干扰。以此方式，在外壳内的干扰磁场可被屏蔽。可以不设置屏蔽板，因为它被封装在壳体中。在低特斯拉干扰磁场的情况影响下,其影响可被忽略不计。

塑料为原料,本发明装置的优势可以低成本的生产复杂的样式,具有耐腐蚀，重量轻，密度高的优点。例如,从一个热驱动的电子转变成细微的热量信号。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种位置发射系统，其包括位置发射器和控制器，所述控制器可控制所述位置发射器发射旋转轴的位置，其特征在于，所述位置发射器包括：壳体、设置在壳体中的屏蔽板和传感器，所述壳体为整体密封结构，所述壳体上设置有凹槽，所述凹槽内设置有磁铁载体，所述磁铁载体设置在所述旋转轴上，所述磁铁载体上设置有磁铁，所述磁铁位于所述传感器的对面且与所述外壳不接触。

2.根据权利要求1所述的位置发射系统，其特征在于，所述传感器为AMR传感器和/或GMR传感器。

3.根据权利要求2所述的位置发射系统，其特征在于，所述控制器包括时钟装置，所述时钟装置被所述磁铁控制用于唤醒所述控制器。

4.根据权利要求3所述的位置发射系统，其特征在于，所述位置发射系统包括至少一个电池。

5.根据权利要求4所述的位置发射系统，其特征在于，所述磁铁的磁场至少为50毫特斯拉。

6.根据权利要求2至5任一所述的位置发射系统，其特征在于，所述外壳的材料为非磁性材料或塑料。

7.根据权利要求6所述的位置发射系统，其特征在于，所述凹槽中还设置有滚珠轴承和固定板，所述滚珠轴承通过所述固定板连接到所述外壳。