CN209689550U - 一种用于长度测量量具的新型电子组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及测量量具领域，特别是一种用于长度测量量具的新型电子组件。组件包括壳体和传动部件，壳体内部安装有旋转磁体和感测模块，旋转磁体旋转的轴向垂直于感测模块所在的平面，壳体外部通过传动部件驱动壳体内部的旋转磁体同步转动。本实用新型的电子组件具有通用性，易于安装，提高了安装效率，降低了生产的成本，并且该组件易于更换和维修。

Description

一种用于长度测量量具的新型电子组件

技术领域

本实用新型涉及测量量具领域，特别是一种用于长度测量量具的新型电子组件。

背景技术

现有的量具测量技术中,通常采用容性或感性器件将位移量转换为电参数，并对电参数进行检测，实现对物体尺寸的精确测量,由于容性器件和感性器件易于受到电磁环境的干扰,使得测量数据的误差增大,造成测量结果不准确。考虑到磁性器件的稳定性和磁性材料的易于屏蔽外界干扰的特性，将磁性材料和相应的旋转磁场测量方法引入到测量量具领域，实现对物体尺寸的精确测量。与采用容性器件和感性器件的电子测量量具相比，测量稳定性更好，测量精度更高。专利《一种基于旋转磁场位移测量的方法》(申请号为2018109171827)和专利《一种基于旋转磁场位移测量的装置》(申请号为2018212981793)详细公开了该项技术。

在应用该项技术中，存在的问题在于，量具的种类繁多，常见的测量量具有卡尺、高度尺、千分尺、百分表、千分表、杠杆表等，不同的量具，其测量的传动方式有着各种差异，为了适应这样的差异并实现基于旋转磁场的位移测量，装置各部件的安装方式、安装位置差别较大，安装效率较低且不易维修，测量的准确性也因为各部件安装误差而降低。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供可应用于多种量具的通用旋转磁场位移测量组件，一种用于长度测量量具的新型电子组件。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于长度测量量具的新型电子组件，包括壳体和传动部件，壳体内部安装有旋转磁体和感测模块，旋转磁体旋转的轴向垂直于感测模块所在的平面，壳体外部通过传动部件驱动旋转磁体同步转动。

作为本实用新型的优选方案，感测模块包括：

测量旋转磁体绝对角度参数的角度编码器；

测量旋转磁体旋转圈数和旋转方向参数的磁感应器件；

电路板，电路板分别和角度编码器以及磁感应器件连接，接收并处理绝对角度参数、旋转圈数和旋转方向参数，生成位移量数据；

旋转磁体旋转的轴向垂直于角度编码器所在的平面，

磁感应器件分布于旋转磁体周围。

作为本实用新型的优选方案，磁感应器件和角度编码器安装于电路板上，旋转磁体旋转的轴向垂直于电路板，

磁感应器件分布于旋转磁体在电路板上正投影的周围或正投影区域内，角度编码器位于旋转磁体在电路板上正投影的区域。

作为本实用新型的优选方案，传动部件为传动齿轮和旋转轴，传动齿轮和旋转磁体安装于旋转轴上，传动齿轮、旋转磁体和旋转轴同轴转动。

作为本实用新型的优选方案，传动部件为齿轮、传动齿轮和旋转轴，至少一个齿轮带动传动齿轮按照传动比转动，传动齿轮和旋转磁体安装于旋转轴上，传动齿轮、旋转磁体和旋转轴同轴转动。

作为本实用新型的优选方案，传动部件为齿轮、传动齿轮和旋转轴，齿轮经过一级或多级啮合将转动转递给传动齿轮，传动齿轮和旋转磁体安装于旋转轴上，传动齿轮、旋转磁体和旋转轴同轴转动。

一种用于长度测量量具的新型电子组件，包括：包括壳体、传动部件、数据线和数据处理显示组件，壳体内部安装有旋转磁体和感测模块，旋转磁体旋转的轴向垂直于感测模块所在的平面，壳体外部通过传动部件驱动旋转磁体同步转动，感测模块通过数据线与壳体外部的数据处理显示组件建立通信连接。

作为本实用新型的优选方案，感测模块采用柔性PCB板，粘贴于壳体内。

作为本实用新型的优选方案，采用密封材料将感测模块灌封于壳体内。

作为本实用新型的优选方案，壳体为磁屏蔽罩，用于屏蔽外界的磁场干扰。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、电子组件具有通用性，可用于卡尺、高度尺、千分尺、百分表、千分表、杠杆表等测量量具的位移量测量。

2、该电子组件易于安装，提高了安装效率，降低了生产的成本。

3、该组件易于更换和维修。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2中的数据线和数据处理显示组件的连接图。

图中标记：1-电子组件，2-数据线，3-数据处理显示组件，4-齿条，10-磁屏蔽罩，11-齿轮，12-旋转轴，13-传动齿轮，14-贯穿孔，15-磁感应器件，16-线缆孔，17-电路板，18-角度编码器，19-旋转磁体,20-密封板。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1和图2所示，一种基于长度测量量具的新型电子组件，包括：

齿轮11、传动齿轮13、旋转轴12、旋转磁体19、磁感应器件15、角度编码器18、电路板17、和磁屏蔽罩10。

旋转磁体19、角度编码器18、电路板17、磁感应器件15安装于磁屏蔽罩10内，其中电路板17固定在磁屏蔽罩10底部，电路板17上安装有一个角度编码器18和两个磁感应器件15，两个磁感应器件15分布于角度编码器18的周围。磁屏蔽罩10顶部为密封板20，密封板具有磁屏蔽的作用，密封板20上有一个贯穿孔14，旋转轴12从密封板20通过贯穿孔14延伸到磁屏蔽罩10内，旋转轴12位于磁屏蔽罩10内的一端安装有旋转磁体19，旋转轴12、旋转磁体19位于同一轴线上，该轴线穿过安装于电路板17上的角度编码器18的型心。旋转轴12位于磁屏蔽罩10外的一侧上固定有同轴的传动齿轮13，密封板20上还安装了至少一个齿轮11，齿轮11直接或者经过多级齿轮传动后与传动齿轮13啮合。

齿条4固定在卡尺、高度尺、千分尺、百分表、千分表、杠杆表等量具的尺身上，齿轮11与齿条4构成啮合结构。当电子组件1沿着齿条4移动时，与齿条4啮合的齿轮11在齿条4的作用下旋转，由于齿轮11与传动齿轮13也呈啮合结构，传动齿轮13也同时传动，带动旋转轴12和旋转磁体19按照传动比同步转动。位于旋转磁体19正下方的角度编码器18检测旋转磁体19磁场方向的绝对角度，并将该绝对角度数字化输出，传输至电路板17上的8051单片机。电路板17上位于角度编码器18周围的磁感应器件15检测旋转磁体19的磁场方向的变化，旋转磁体19每转动一圈，磁感应器件15输出脉冲信号，并将该脉冲信号传输至电路板17上的8051单片机，电路板17上的8051单片机通过I²C或者通用接口接收数字化输出的绝对角度和脉冲信号，单片机对脉冲信号进行计数，得到旋转磁体19的整圈数。电子组件1沿着齿条4移动的长度计算公式为：其中L是位移量，L_C是旋转磁体转动一圈对应电子组件1沿着齿条4移动的长度，K是旋转磁体19旋转的圈数，θ是旋转磁体19旋转的角度，通过计算公式，可以得出电子组件1沿着齿条4移动的长度。

两个磁感应器件15与旋转磁体19的相对位置关系不同，因此两个磁感应器件15产生的脉冲信号存在相位差，8051单片机计算出这个相位差的值，确定旋转磁体19的旋转方向(逆时针或者顺时针)。检测电子组件1沿着齿条4移动的长度和方向的上述电路和软件是现有技术很容易解决的，类似的电路和软件如公开的发明专利《一种基于旋转磁场位移测量的方法》(公开号CN109029232A)和实用新型专利《一种数字化卷尺》(公开号CN208606651U)。

作为优选方案，电路板17采用柔性PCB板，粘贴于磁屏蔽罩10底部。

作为优选方案，采用密封材料环氧树脂将电路板17、角度编码器18和磁感应器件15灌封于磁屏蔽罩10底部，本实用新型采用的密封材料为环氧树脂。

作为优选方案，磁屏蔽罩10外安装有两个齿轮11，两个齿轮11具有相同的尺寸，分别固定于旋转轴12两侧，且都与旋转轴12啮合，当电子组件1沿齿条4移动时，两个齿轮11随着电子组件1的移动同步转动，并且两个齿轮11同时带动旋转轴12按照同一传动比转动。

作为优选方案，旋转轴12位于磁屏蔽罩10外的一侧表面为齿状，旋转轴12上没有传动齿轮13，直接与齿轮11啮合。

作为优选方案，旋转轴12位于磁屏蔽罩10外的一侧表面为齿状，旋转轴12与传动齿轮13啮合，传动齿轮13与齿轮11啮合，当电子组件1沿齿条4移动时，齿轮11随着电子组件1的移动转动，传动齿轮13在齿轮11的带动下转动，旋转轴12在传动齿轮13的带动下转动。

作为优选方案，传动齿轮13和旋转磁体19分别固定在旋转轴12的两端，与旋转轴同轴转动，磁屏蔽罩外部的齿条经过一级或多级齿轮11啮合将转动转递给传动齿轮13，传动齿轮13通过旋转轴12带动旋转磁体19同步转动。

作为优选方案，电路板17上安装的磁感应器件15元件不少于两个，并且多个磁感应器件15分布于角度编码器18的周围。

实施例2

一种基于长度测量量具的新型电子组件，除了与实施例1中相同的组件和相同的连接关系以外，还包括数据线2和数据处理显示组件3。

数据线2和数据处理显示组件3的连接图，如图2所示。磁屏蔽罩10上设有线缆孔16，数据线2从电路板17上引出，穿过线缆孔16与位于磁屏蔽罩10外的数据处理显示组件3连接。数据处理显示组件3内有电池，通过数据线2实现数据在电路板17和数据处理显示组件3上的双向传输，并对电路板17的供电。

作为优选方案，电路板17采用柔性PCB板，粘贴于磁屏蔽罩10底部。

作为优选方案，采用密封材料环氧树脂将电路板17、角度编码器18和磁感应器件15灌封于磁屏蔽罩10底部，本实用新型采用的密封材料为环氧树脂。

作为优选方案，磁屏蔽罩10外安装有两个齿轮11，两个齿轮11具有相同的尺寸，分别固定于旋转轴12两侧，且都与旋转轴12啮合，当电子组件1沿齿条4移动时，两个齿轮11随着电子组件1的移动同步转动，并且两个齿轮11同时带动旋转轴12按照同一传动比转动。

作为优选方案，旋转轴12位于磁屏蔽罩10外的一侧表面为齿状，旋转轴12上没有传动齿轮13，直接与齿轮11啮合。

作为优选方案，旋转轴12位于磁屏蔽罩10外的一侧表面为齿状，旋转轴12与传动齿轮13啮合，传动齿轮13与齿轮11啮合，当电子组件1沿齿条4移动时，齿轮11随着电子组件1的移动转动，传动齿轮13在齿轮11的带动下转动，旋转轴12在传动齿轮13的带动下转动。

作为优选方案，传动齿轮13和旋转磁体19分别固定在旋转轴12的两端，与旋转轴同轴转动，磁屏蔽罩外部的齿条经过一级或多级齿轮11啮合将转动转递给传动齿轮13，传动齿轮13通过旋转轴12带动旋转磁体19同步转动。

作为优选方案，电路板17上安装的磁感应器件15元件不少于两个，并且多个磁感应器件15分布于角度编码器18的周围。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于长度测量量具的新型电子组件，其特征在于，包括壳体和传动部件，所述壳体内部安装有旋转磁体和感测模块，所述旋转磁体旋转的轴向垂直于所述感测模块所在的平面，所述壳体外部通过所述传动部件驱动所述旋转磁体同步转动。

2.如权利要求1所述的一种用于长度测量量具的新型电子组件，其特征在于，所述感测模块包括：

测量所述旋转磁体绝对角度参数的角度编码器；

测量旋转磁体旋转圈数和旋转方向参数的磁感应器件；

电路板，所述电路板分别和所述角度编码器以及磁感应器件连接，接收并处理所述绝对角度参数、旋转圈数和旋转方向参数，生成位移量数据；

所述旋转磁体旋转的轴向垂直于所述角度编码器所在的平面，

所述磁感应器件分布于所述旋转磁体周围。

3.如权利要求2所述的一种用于长度测量量具的新型电子组件，其特征在于，所述磁感应器件和角度编码器安装于所述电路板上，所述旋转磁体旋转的轴向垂直于所述电路板，

所述磁感应器件分布于所述旋转磁体在所述电路板上正投影的周围或正投影区域内，所述角度编码器位于所述旋转磁体在所述电路板上正投影的区域。

4.如权利要求1所述的一种用于长度测量量具的新型电子组件，其特征在于，所述传动部件为传动齿轮和旋转轴，所述传动齿轮和所述旋转磁体安装于所述旋转轴上，所述传动齿轮、所述旋转磁体和所述旋转轴同轴转动。

5.如权利要求1所述的一种用于长度测量量具的新型电子组件，其特征在于，所述传动部件为齿轮、传动齿轮和旋转轴，至少一个所述齿轮带动所述传动齿轮按照传动比转动，所述传动齿轮和所述旋转磁体安装于所述旋转轴上，所述传动齿轮、所述旋转磁体和所述旋转轴同轴转动。

6.如权利要求1所述的一种用于长度测量量具的新型电子组件，其特征在于，所述传动部件为齿轮、传动齿轮和旋转轴，所述齿轮经过一级或多级啮合将转动转递给所述传动齿轮，所述传动齿轮和所述旋转磁体安装于所述旋转轴上，所述传动齿轮、所述旋转磁体和所述旋转轴同轴转动。

7.如权利要求1-6任一所述的一种用于长度测量量具的新型电子组件，其特征在于，所述感测模块采用柔性PCB板，粘贴于壳体内。

8.如权利要求1-6任一所述的一种用于长度测量量具的新型电子组件，其特征在于，采用密封材料将所述感测模块灌封于壳体内。

9.如权利要求1-6任一所述的一种用于长度测量量具的新型电子组件，其特征在于，所述壳体为磁屏蔽罩，用于屏蔽外界的磁场干扰。

10.一种用于长度测量量具的新型电子组件，其特征在于包括：包括壳体、传动部件、数据线和数据处理显示组件，所述壳体内部安装有旋转磁体和感测模块，所述旋转磁体旋转的轴向垂直于所述感测模块所在的平面，所述壳体外部通过所述传动部件驱动所述旋转磁体同步转动，所述感测模块通过所述数据线与壳体外部的所述数据处理显示组件建立通信连接。