CN212179935U - 一种模拟式光电转角传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟式光电转角传感器，属于电子技术领域，包括壳体以及所述壳体内部的传感组件，所述传感组件包括与动力轴联动的模拟码盘、分布在所述模拟码盘两侧且位置对应的光电传感器和光源；所述模拟码盘主要由可透光的盘基和遮光码道组成，所述遮光码道的遮光面积随着所述盘基的转动线性变化，所述光电传感器可通过接收到的光通量计算出所述模拟码盘的转动角度。模拟码盘采用独特的连续线性环状遮光码道，光电传感器通过检测码盘旋转过程中的光通量变化从而获得准确的转角变化，由于光电读数值都与转轴的特定位置对应，因此该转角传感器不仅能够检测转动角度而且能够输出转轴绝对位置信息，测量精确度较高。

Description

一种模拟式光电转角传感器

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，特别涉及一种模拟式光电转角传感器。

背景技术

转角传感器是测量或监控物体转动角度的传感器，例如风力发电机轴转动角度、焊接管转动角度监控、海上平台定位转角测量、机器臂动作控制等。正如我们所知道的，很多微小的角度变化都会影响到某些工程的整体控制，所以，对角度的实时测量或监控就显得尤为重要。

传统的光电转角传感器多采用电位器或光电旋转编码器，这些传感器被广泛的用于伺服电机反馈系统中。电位器测量角度一般不能做到360°测量，且由于转动磨损，不能做高负荷高速的测量因此只能用于一些简单的低速舵机中，而光电旋转编码器是一种数字量传感器，码盘是采用黑白光栅，通过专用的集成编码器读取干涉条纹的方法读取脉冲量来获得转角值，这种方法广泛的用在伺服电机中，但是光电编码器价格昂贵、安装要求高，测量转角时没有绝对零位，并且采用黑白光栅会影响其转角测量的精确度。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述光电转角传感器成本高精确度较低的问题提出一种模拟式光电转角传感器，具有结构简单、检测精度高、体积小、使用方便、成本较低、应用广泛的优点。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的，一种模拟式光电转角传感器，包括壳体以及所述壳体内部的传感组件，所述传感组件包括与动力轴联动的模拟码盘、分布在所述模拟码盘两侧且位置对应的光电传感器和光源；

所述模拟码盘主要由可透光的盘基和遮光码道组成，所述遮光码道的遮光面积随着所述盘基的转动线性变化，所述光电传感器可通过接收到的光通量计算出所述模拟码盘的转动角度。

优选的，所述遮光码道呈环形结构设置在盘基的表面，且遮光码道围绕环形的宽度依次减小。

优选的，所述盘基的轴心处设置轴孔，轴孔内套接盘轴，模拟码盘通过盘轴转动安装在壳体内部。

优选的，所述盘基为玻璃板或聚酯塑料板。

优选的，所述光源为准直发光二极管。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

模拟码盘采用独特的连续线性环状遮光码道，光电传感器通过检测码盘旋转过程中的光通量变化从而获得准确的转角变化，由于光电读数值都与转轴的特定位置对应，因此该转角传感器不仅能够检测转动角度而且能够输出转轴绝对位置信息，提高测量精度。该转角传感器具有结构简单、检测精度高、体积小、使用方便、成本较低、应用广泛的特点。对自动化控制领域具有重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型的整体装置结构示意图。

图2为本实用新型的遮光码道第一种形状示意图。

图3为本实用新型的遮光码道第二种形状示意图。

图4为本实用新型的遮光码道第三种形状示意图。

图5为本实用新型的光电传感器的输出波形图。

图中：1、壳体，2、模拟码盘，3、盘轴，4、光电传感器，5、光源，6、盘基，7、遮光码道，8、轴孔。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

如图1所示，一种模拟式光电转角传感器，包括壳体1以及所述壳体1内部的传感组件，所述传感组件包括与动力轴联动的模拟码盘2、分布在所述模拟码盘2两侧且位置对应的光电传感器4和光源5，光电传感器4与光源5位置对称，方便准确接收到光源5发出的光信号。所述模拟码盘2主要由可透光的盘基6和遮光码道7组成，所述遮光码道7的遮光面积随着所述盘基6的转动线性变化，所述光电传感器4可通过接收到的光通量计算出所述模拟码盘2的转动角度，遮光码道7可以屏蔽光源5发出的光，由于遮光码道7的遮光面积随着模拟码盘2转动线性变化，因此光电传感器4产生的电信号的电压也是线性变化，根据每个电压值可以对应计算出模拟码盘2的转动角度。

如图5所示，为光电传感器4输出的波形图，X轴为转角度数，Y轴为光通量，根据图中可以看出，转角度数和光通量之间存在线性关系，每个光通量的值对应一个转角度数，光电传感器将光通量(照度)转变为光电压，因此根据光通量和光电传感器4的输出的电压值可以计算出转角度数，从而可以根据模拟码盘2转动的角度计算出动力轴转动的角度，通过该方式不仅可以得到轴的转动角度，还可以根据光电传感器4采集到的现阶段光通量来计算出轴的相对位置信息。后级电路如果接上模数转换电路(ADC)，也可以得到各种精度的转角数字量值。

所述遮光码道7呈环形结构设置在盘基6的表面，且遮光码道7围绕环形的宽度依次减小，遮光码道7依次减小的宽度可根据实际需求设置呈不同的形状：

如图2所示，遮光码道7最小宽度的尖端最终与最宽宽度的中部连接；

如图3所示，遮光码道7最小宽度的尖端最终与最宽宽度的外侧连接；

如图4所示，遮光码道7最小宽度的尖端最终与最宽宽度的内侧连接。

所述盘基6的轴心处设置轴孔8，轴孔8内套接盘轴3，模拟码盘2通过盘轴3转动安装在壳体1内部，模拟码盘2可在壳体1内转动，与动力轴传动连接，这样模拟码盘2可以跟随动力轴转动和停止，所述盘基6为玻璃板或聚酯塑料板，玻璃板和聚酯塑料板具有良好的透光性，且使用寿命长，所述光源5为准直发光二极管，准直发光二极管发射的直线可见光可被光电传感器4接收，并产生模拟电信号。

上述的光电传感器4属于现有的元器件，原理是把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种模拟式光电转角传感器，包括壳体(1)以及所述壳体(1)内部的传感组件，其特征在于，所述传感组件包括与动力轴联动的模拟码盘(2)、分布在所述模拟码盘(2)两侧且位置对应的光电传感器(4)和光源(5)；

所述模拟码盘(2)主要由可透光的盘基(6)和遮光码道(7)组成，所述遮光码道(7)的遮光面积随着所述盘基(6)的转动线性变化，所述光电传感器(4)可通过接收到的光通量计算出所述模拟码盘(2)的转动角度。

2.根据权利要求1所述的一种模拟式光电转角传感器，其特征在于，所述遮光码道(7)呈环形结构设置在盘基(6)的表面，且遮光码道(7)围绕环形的宽度依次减小。

3.根据权利要求1所述的一种模拟式光电转角传感器，其特征在于，所述盘基(6)的轴心处设置轴孔(8)，轴孔(8)内套接盘轴(3)，模拟码盘(2)通过盘轴(3)转动安装在壳体(1)内部。

4.根据权利要求1所述的一种模拟式光电转角传感器，其特征在于，所述盘基(6)为玻璃板或聚酯塑料板。

5.根据权利要求1所述的一种模拟式光电转角传感器，其特征在于，所述光源(5)为准直发光二极管。

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