CN209230642U - 用于位置定位的电阻式位置传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于位置定位的电阻式位置传感器，包括壳体，壳体由底座和上盖组成，壳体内部设有圆形电路板和电刷支架齿轮，圆形电路板固定在底座上，输入轴穿过电刷支架齿轮将圆形电路板固定在底座上，壳体内还设有分别与输入轴和电刷支架齿轮啮合的齿轮，电刷支架齿轮上安装有与电路板带有一定压力接触的电刷一、电刷二和电刷三，电路板表面从外至里依次设有以电路板的轴心为圆心设置的电栅、电环一、电阻膜一、电阻膜二、电环二和电环三，本实用新型传感器的输入轴与外部被检测旋转轴联接时，当突然发生断电时，门窗控制器可以精确的定位门窗开启或关闭的位置，同时掉电后再上电，控制器仍然可以精确定位，而且结构简单、故障率低、成本低。

Description

用于位置定位的电阻式位置传感器

技术领域

本实用新型涉及一种位置传感器，具体涉及一种用于位置定位的电阻式位置传感器。

背景技术

自动门窗是人们生活中常见的结构，如写字楼的平移式感应门，或者店面、工厂使用的卷帘门，都需要通过电动驱动来实现运动。由于传统自动门窗控制器中，通常只对门窗的运动起点和终点做定位，当门窗运动到中间位置，突然发生断电时，控制器就无法知道门窗的位置了。为了解决控制器能够知道门窗的位置，在传统的基础上增加了绝对值编码器，但这种控制方式的价格十分高昂，不适合大众使用。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型的目的在于提供一种用于位置定位的电阻式位置传感器。

本实用新型通过下述技术方案实现：用于位置定位的电阻式位置传感器，包括圆形电路板和电刷支架齿轮，电刷支架齿轮上安装有与电路板带有压力接触的电刷一、电刷二和电刷三，电路板以电刷支架齿轮的轴心为圆心印刷有扇形电阻膜一和电阻膜二，电路板以电刷支架齿轮的轴心为圆心蚀刻出有电环一和电环二，电路板上以电刷支架齿轮的轴心为圆心蚀刻出有辐射状的栅格导电电栅图形和电环一。

还包括壳体，所述壳体由底座和上盖组成，圆形电路板和电刷支架齿轮安装在壳体内部，并且由输入轴穿过电刷支架齿轮将圆形电路板固定在底座上，所述壳体内还设有分别与输入轴和电刷支架齿轮啮合的齿轮，所述输入轴与齿轮、电刷支架齿轮形成一套减速机构，使输入轴的多圈旋转都能在电刷支架齿轮13的有效测量角度(360°)内，以实现多圈测量。

优选的，本实用新型所述壳体上还设有插座接口，所述插座接口与电路板连接。

优选的，本实用新型所述上盖上设有用于固定齿轮的定位轴，便于齿轮以定位轴转动，使带动电刷支架齿轮转动，从而让电刷支架齿轮带动三个电刷与电路板带有压力接触地旋转。

优选的，本实用新型所述电刷一、电刷二和电刷三均包括三个接触端，电刷一通过三个接触端与电阻膜一和电环二接触形成一个具有三个引出端的电阻式电位器一，电刷二通过三个接触端与电阻膜二和电环三接触形成一个具有三个引出端的电阻式电位器二，电刷三通过三个接触端与导电电栅和电环一接触形成一个具有两个引出端的电栅开关，以在电刷旋转时，电栅开关产生电栅与电环一随角度变化电路通断的效果。

优选的，本实用新型所述电阻式电位器一、电阻式电位器二和电栅开关的各端子连接至电路板的微计算机系统上。

优选的，本实用新型所述电阻膜一和电阻膜二均具有开口，电阻膜一和电阻膜二的开口呈错开方向设置，使其相互弥补印刷电阻两端之间的空白带来的检测盲区，实现360°无死角的检测；

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：通过上述技术方案后，本实用新型传感器的输入轴与外部被检测旋转轴联接时，当突然发生断电时，门窗控制器可以精确的定位门窗开启或关闭的位置，同时掉电后再上电，控制器仍然可以精确定位，而且结构简单、故障率低、成本低；

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：

图1为本实用新型正视结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视结构图；

图3为本实用新型的内部结构示意图；

图4为本实用新型电刷与电刷支架齿轮连接后的结构示意图；

图5为本实用新型电路板的结构示意图；

图6为本实用新型的外形结构示意图；

图7为本实用新型的控制系统原理框图；

其中：1—壳体，2—电路板，3—电刷支架齿轮，4—输入轴，5—电刷一，6—电刷二，7—电刷三，8—电阻式电位器一，9—电阻式电位器二，10—底座，11—上盖，12—微计算机系统，13—电栅开关，14—电栅开关的引出端，15—电栅开关的引出端，16—插座接口，17—定位轴，18—齿轮，20—电阻膜一，21—电阻膜二，22—开口，30—导电电栅，31—电环一，32—电环二，33—电环三，50—电刷一的三个接触端，60—电刷三的三个接触端，70—电刷三的三个接触端，80—电阻式电位器一的引出端，81—电阻式电位器一的引出端，82—电阻式电位器一的引出端，90—电阻式电位器二的引出端，91—电阻式电位器二的引出端，92—电阻式电位器二的引出端。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例的用于位置定位的电阻式位置传感器，如图1至图7所示，包括壳体1，壳体1由底座10和上盖11组成，壳体1内部设有圆形电路板2和电刷支架齿轮3，圆形电路板2固定在底座10上，输入轴4穿过电刷支架齿轮3将圆形电路板2固定在底座10上，所述壳体1内还设有分别与输入轴4和电刷支架齿轮3啮合的齿轮18，电刷支架齿轮3上安装有与电路板2带有一定压力接触的电刷一5、电刷二6和电刷三7，电路板2以电刷支架齿轮3的轴心为圆心印刷有扇形电阻膜一20和电阻膜二21，电阻膜一20和电阻膜二21均具有开口22，电阻膜一20和电阻膜二21的开口呈错开方向设置，使其相互弥补印刷电阻两端之间的空白带来的检测盲区，实现360°无死角的检测，电路板2以电刷支架齿轮3的轴心为圆心蚀刻出有电环二32和电环三33，电路板上以电刷支架齿轮3的轴心为圆心蚀刻出有辐射状的栅格导电电栅图形30和电环一31，另外在上盖11上设有用于固定齿轮的定位轴17，便于齿轮以定位轴19转动，使带动电刷支架齿轮3转动，从而让电刷支架齿轮3带动电刷一5、电刷二6和电刷三7与电路板2带有压力接触地旋转。

电刷一5均包括三个接触端50，电刷一5通过三个接触端与电阻膜一20和电环二32接触形成一个具有三个引出端的电阻式电位器一8，电阻式电位器一8的三个引出端(80、81、82)连接至电路板2的微计算机系统12上；

电刷二6均包括三个接触端60，电刷二6通过三个接触端与电阻膜二21和电环三33接触形成一个具有三个引出端的电阻式电位器二9，电阻式电位器二9的三个引出端(90、91、92)连接至电路板2的微计算机系统上12；

刷三7均包括三个接触端70，电刷三7通过三个接触端与导电电栅30和电环一31接触形成一个具有两个引出端的电栅开关13，电栅开关13的两个引出端(14、15)连接至电路板2的微计算机系统12上，以在电刷旋转时，电栅开关13产生电栅与电环一随角度变化电路通断的效果。

壳体1上还设有插座接口16，插座接口16与电路板4连接，输入轴4与齿轮18、电刷支架齿轮3形成一套减速机构，使输入轴4的多圈旋转都能在电刷支架齿轮3的有效测量角度(360°)内，以实现多圈测量，使用时将外部被检测旋转轴与输入轴4连接，使输入轴4与被检测旋转轴同步旋转。

本实用新型的工作原理如下：

上电进行阻值记忆设置：对电路板2上的微计算机系统12给电，旋转输入轴4使电刷支架齿轮3向任意方向旋转一周，将电栅开关13的两个端子14、15的每个开关信号所对应的电阻式电位器一8的三个端子80、81、82的电位数据以及将电位器9的三个端子90、91、92的电位数据记录在存储器内，并将每两个相邻电删开关信号所对应的电位段等分成若干段电位数据也记录在存储器内，同时定义其中与电删开关13的某个信号对应的某一个电位值为起始角度。

在以后电阻式电位器一8和电阻式电位器二9无论旋转到任意角度，将其电位值与已记录存储的电位值对比，找出同样电位值所对应的角度记录即电刷支架齿轮3所处的角度。

再将电刷支架齿轮3所处角度与减速机构1的减速比、输入轴4角度与外部总行程长度的比例套用公式进行计算，即可得出外部门窗所处位置。

公式表达：假设门窗位移总行程为L；外部被检测旋转轴每旋转一周门窗位移长度为m；本传感器减速机构1的减速比为t(高转速为分母，例如输入轴11转动16圈，电刷支架齿轮3转动1圈，减速比表示为1/16)；传感器对应门窗关闭位置的角度设置为0°；传感器通过电位对比得到的角度为f；门窗相对关闭位置的距离为X。

安装条件必须满足公式为：

1/(L/m)≧t。

此安装条件是要求门窗活动全部行程所引起的电刷支架齿轮3转动小于等于1圈，若没有满足以上公式条件，将超出传感器测量范围。

门窗相对关闭位置的距离X的求值计算公式为：

X＝[(f/t)/360]*m

根据公式计算得出的门窗位置数据通过电路板上的插座接口16输出。

在使用过程中可以定期重新进行电位记忆设置，可以修正由于印刷电阻膜一20和印刷电阻膜二21与电刷一5和电刷二6长期摩擦导致的磨损引起的误差，使其在磨损后仍保持足够的精度。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.用于位置定位的电阻式位置传感器，其特征在于：包括圆形电路板和电刷支架齿轮，电刷支架齿轮上安装有与电路板带有压力接触的电刷一、电刷二和电刷三，电路板以电刷支架齿轮的轴心为圆心印刷有扇形电阻膜一和电阻膜二，电路板以电刷支架齿轮的轴心为圆心蚀刻出有电环一和电环二，电路板上以电刷支架齿轮的轴心为圆心蚀刻出有辐射状的栅格导电电栅图形和电环一。

2.根据权利要求1所述的用于位置定位的电阻式位置传感器，其特征在于：还包括壳体，所述壳体由底座和上盖组成，圆形电路板和电刷支架齿轮安装在壳体内部，并且由输入轴穿过电刷支架齿轮将圆形电路板固定在底座上，所述壳体内还设有分别与输入轴和电刷支架齿轮啮合的齿轮，所述输入轴与齿轮、电刷支架齿轮形成一套减速机构。

3.根据权利要求2所述的用于位置定位的电阻式位置传感器，其特征在于：所述壳体上还设有插座接口，所述插座接口与电路板连接。

4.根据权利要求2所述的用于位置定位的电阻式位置传感器，其特征在于：所述上盖上设有用于固定齿轮的定位轴，便于齿轮以定位轴转动，使带动电刷支架齿轮转动，从而让电刷支架齿轮带动三个电刷与电路板带有压力接触地旋转。

5.根据权利要求1所述的用于位置定位的电阻式位置传感器，其特征在于：所述电刷一、电刷二和电刷三均包括三个接触端，电刷一通过三个接触端与电阻膜一和电环二接触形成一个具有三个引出端的电阻式电位器一，电刷二通过三个接触端与电阻膜二和电环三接触形成一个具有三个引出端的电阻式电位器二，电刷三通过三个接触端与导电电栅和电环一接触形成一个具有两个引出端的电栅开关。

6.根据权利要求5所述的用于位置定位的电阻式位置传感器，其特征在于：所述电阻式电位器一、电阻式电位器二和电栅开关的各端子连接至电路板的微计算机系统上。

7.根据权利要求1所述的用于位置定位的电阻式位置传感器，其特征在于：所述电阻膜一和电阻膜二均具有开口，电阻膜一和电阻膜二的开口呈错开方向设置。