CN214666803U - 一种高精度倾角检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度倾角检测装置，包括转轴、重力块、电阻体和电刷，电阻体包括绝缘且为圆环形的电阻体基体，电阻体基体与转轴相互垂直且转轴穿过电阻体基体的中心通孔，重力块固定安装在转轴上，电刷安装在重力块或转轴上且与电阻体基体上的工作带接触，电刷与信号线导电连接。本实用新型所有部件均为固体硬件，材料温度系数小，可在高温、振动等恶劣环境中保持稳定工作，倾角传感器的零点漂移和迟滞变化小，测量误差小，环境适应能力强，可靠性高，尤其适用于无人机、智慧农业、工程机械、机器人等运动载体。

Description

一种高精度倾角检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种倾角检测装置，尤其涉及一种用于检测倾角角度的高精度倾角检测装置。

背景技术

角度计量是几何量计量的重要组成部分。角度量的范围广，平面角按平面所在的空间位置可分为：在水平面内的水平角(或称方位角)，在垂直面内的垂直角(或倾斜角)，空间角是水平角和垂直角的合成。用于测量水平角的仪器一般称为水平传感器或水平仪，用于测量垂直角的仪器一般称为倾角传感器，也称为倾斜仪、测斜仪或倾角计，用于测量垂空间角的仪器如陀螺仪等。

随着科技的发展，倾角传感器作为垂直角检测机构来实现从机械运动到电气信号的转换，被广泛应用于工业、船舶、航空、航天等整机和精密仪器仪表等领域，同时也是桥梁架设、铁路铺设、土木工程、石油钻井、航空航海、工业自动化、智能平台、机械加工等领域不可缺少的重要测量工具，由于使用环境比较特殊，所以要求倾角传感器最好能够在高温、振动等恶劣环境中具有高精度和长寿命特点。

传统倾角传感器多为液体介质，在高温、振动等环境中其零点漂移变化较大，迟滞较大，所以检测精度较低，可靠性不高。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种在高温、振动等恶劣环境中具有高精度和长寿命特点的高精度倾角检测装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种高精度倾角检测装置，包括转轴、重力块、电阻体和电刷，所述电阻体包括绝缘且为圆环形的电阻体基体，所述电阻体基体与所述转轴相互垂直且所述转轴穿过所述电阻体基体的中心通孔，所述电阻体基体的正面设有圆弧形的工作带且该工作带的两端分别与两条电源线导电连接，所述重力块固定安装在所述转轴上，所述电刷安装在所述重力块或所述转轴上且与所述电阻体基体上的工作带接触，所述电刷与信号线导电连接，所述电源线和所述信号线合在一起形成引线。

上述结构中，转轴为常规部件，其具体形状和尺寸根据实际需要而定，使用时通过轴承安装在其它设备上；重力块是具有一定重量的部件，其具体重量以满足电阻体旋转时重力块能够保持在原有垂直方向为条件，也就是其重力能够完全克服转轴与轴承之间的摩擦力，重力块的形状根据需要而定；电阻体不是现有技术具有电阻值的电阻体，而是应用于电位器或传感器的电阻体，其基本结构包括电阻体基体和设于电阻体基体上的工作带，电阻体基体为绝缘体，工作带为具有一定阻值的导体，一般由金属塑料浆固化形成；电刷是与电阻体配合的部件，一般采用簧片，用于检测变化的电信号，是电位器或传感器的常用部件。

作为优选，所述高精度倾角检测装置还包括绝缘套管和导电的弹性叉丝，所述重力块为电导体，所述重力块包括相互连接的重力摆块和摆块套管，所述绝缘套管套装在所述转轴上且穿过所述电阻体基体的中心通孔，所述摆块套管套装在所述绝缘套管上，所述电刷安装在所述摆块套管上并与所述重力摆块分别位于所述摆块套管的相对两侧，所述电刷和所述重力摆块均位于所述电阻体基体的正面一侧，所述弹性叉丝具有两个相互连接的弹性条且呈“八”字形，所述弹性叉丝安装在所述电阻体基体的背面，所述摆块套管上远离所述电刷的一端外壁上设有圆环形凹槽，所述弹性叉丝的两个弹性条分别位于所述摆块套管的两侧且置于所述圆环形凹槽内并具有向内压迫的弹性，所述弹性叉丝与所述信号线连接。上述结构中，电刷的电信号经过摆块套管和弹性叉丝传输给信号线，利用弹性叉丝与摆块套管之间的弹性摩擦接触实现电信号的传输，不但能够实现不间断传输，而且避免通过连接导线的方式传输，以此避免连接导线可能带动电刷旋转导致检测精度降低的问题，以此确保高精度检测效果。

作为优选，为了便于加工并确保强度，所述重力摆块和所述摆块套管一体成型。

作为优选，为了确保弹性叉丝的弹性和强度并便于安装，所述弹性叉丝的两个弹性条一体成型，所述弹性叉丝的两个弹性条之间的连接段通过铆钉安装在所述电阻体基体的背面。

作为优选，为了便于安装弹性叉丝并利于稳定连接弹性叉丝和信号线，所述高精度倾角检测装置还包括导电的焊片，所述信号线焊接在所述焊片上，所述焊片上设有安装通孔，所述铆钉穿过所述弹性叉丝的两个弹性条之间的连接段和所述焊片上的安装通孔后与所述电阻体基体固定连接。

作为优选，为了提高重力块的垂直稳定度，所述重力摆块呈腰形且其小端与所述摆块套管连接。

作为优选，为了进一步提高重力块的垂直稳定度，所述重力摆块的腰形圆心角为90°-150°。

作为优选，为了便于连接电刷与摆块套管，所述电刷焊接在所述摆块套管上。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过将重力块与转轴连接，将电刷与重力块连接，将转轴穿过电阻体，使用时只需分别将转轴通过轴承安装在其它的固定基座或待检测倾角角度的设备上，将电阻体与待检测倾角角度的设备固定连接，重力块与待检测倾角角度的设备之间形成自由旋转结构，重力块在其自重下始终保持垂直向下的方向，而待检测倾角角度的设备旋转带动电阻体同步旋转，利用电刷在电阻体的工作带上相对旋转产生的滑动接触作用将变化的电信号传输给信号线，从而获得倾角角度信息，实现设备高精度倾角角度检测的目的，而且所有部件均为固体硬件，材料温度系数小，可在高温、振动等恶劣环境中保持稳定工作，倾角传感器的零点漂移和迟滞变化小，测量误差小，环境适应能力强，可靠性高，尤其适用于无人机、智慧农业、工程机械、机器人等运动载体；通过设计弹性叉丝与摆块套管弹性接触的导电结构，将电刷的电信号以滑动摩擦的方式传递给信号线，不但能够实现不间断传输，而且不需要另外使用连接导线传输，避免了连接导线跟随设备旋转而移动、从而可能带动电刷旋转导致检测精度降低的问题，以此确保高精度检测效果；本实用新型为一种独立工作机构，使用时需要将转轴和电阻体与其它设备或部件连接，如此可使本实用新型的应用范围更加广泛，能够根据具体的使用对象而实现更加优化的技术效果。

附图说明

图1是本实用新型所述高精度倾角检测装置的主视剖视图；

图2是本实用新型所述高精度倾角检测装置的重力块的主视剖视图；

图3是本实用新型所述高精度倾角检测装置的重力块的立体图；

图4是本实用新型所述高精度倾角检测装置的电阻体、弹性叉丝、焊片、铆钉和引线的右视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1-图4所示，本实用新型所述高精度倾角检测装置包括转轴1、重力块2、电阻体5和电刷4，电阻体5包括绝缘且为圆环形的电阻体基体(图中未标记)，所述电阻体基体与转轴1相互垂直且转轴1穿过所述电阻体基体的中心通孔，所述电阻体基体的正面(图1中的左面)设有圆弧形的工作带(图中未示)且该工作带的两端分别与两条电源线91导电连接，重力块2固定安装在转轴1上，电刷4安装在重力块2(或者也可以安装在转轴1)上且与所述电阻体基体上的工作带接触，电刷4与信号线92导电连接，电源线91和信号线92合在一起形成引线9，用于与外部设备连接。

如图1-图4所示，在上述结构基础上，本实用新型还公开了如下优选结构：

所述高精度倾角检测装置还包括绝缘套管3和导电的弹性叉丝8，重力块2为电导体，重力块2包括相互连接的重力摆块21和摆块套管22，绝缘套管3套装在转轴1上且穿过所述电阻体基体的中心通孔，摆块套管22通过自身通孔23套装在绝缘套管3上，电刷4安装在摆块套管22上并与重力摆块21分别位于摆块套管22的相对两侧，电刷4和重力摆块21均位于所述电阻体基体的正面一侧，弹性叉丝8具有两个相互连接的弹性条且呈“八”字形，弹性叉丝8安装在所述电阻体基体的背面(图1中的右面)，摆块套管22上远离电刷4的一端外壁上设有圆环形凹槽24，弹性叉丝8的两个弹性条分别位于摆块套管22的两侧且置于圆环形凹槽24内并具有向内压迫的弹性，弹性叉丝8与信号线92连接；重力摆块21和摆块套管22一体成型；弹性叉丝8的两个弹性条一体成型，弹性叉丝8的两个弹性条之间的连接段通过铆钉6安装在所述电阻体基体的背面；所述高精度倾角检测装置还包括导电的焊片7，信号线92焊接在焊片7上，焊片7上设有安装通孔，铆钉6穿过弹性叉丝8的两个弹性条之间的连接段和焊片7上的安装通孔后与所述电阻体基体固定连接；重力摆块21呈腰形且其小端与摆块套管22连接；重力摆块21的腰形圆心角为90°-150°；电刷8焊接在摆块套管22上。

如图1-图4所示，使用时，可以将本高精度倾角检测装置安装外壳内形成高精度倾角传感器，则将转轴1的两端分别通过轴承与外壳的两端内壁固定连接，将电阻体5与外壳的内壁固定连接，再将外壳安装在待检测倾角角度的设备上；或者，也可以将转轴1通过轴承安装在其它的固定基座或待检测倾角角度的设备上，将电阻体5与待检测倾角角度的设备固定连接，其工作原理是一样的；在重力块2的重力作用下，待检测倾角角度的设备倾斜时转轴1、绝缘套管3、重力块2和电刷4均不会旋转，待检测倾角角度的设备会带动电阻体5旋转，但电刷4不旋转，电刷4与电阻体5的工作带保持接触并滑动摩擦，电刷4上变化的电信号依次通过重力块3、弹性叉丝8、焊片7和信号线22传输给外部的控制器，经过常规计算后得到旋转角度即设备的倾角角度，实现倾角角度检测功能。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (8)

1.一种高精度倾角检测装置，其特征在于：包括转轴、重力块、电阻体和电刷，所述电阻体包括绝缘且为圆环形的电阻体基体，所述电阻体基体与所述转轴相互垂直且所述转轴穿过所述电阻体基体的中心通孔，所述电阻体基体的正面设有圆弧形的工作带且该工作带的两端分别与两条电源线导电连接，所述重力块固定安装在所述转轴上，所述电刷安装在所述重力块或所述转轴上且与所述电阻体基体上的工作带接触，所述电刷与信号线导电连接，所述电源线和所述信号线合在一起形成引线。

2.根据权利要求1所述的高精度倾角检测装置，其特征在于：所述高精度倾角检测装置还包括绝缘套管和导电的弹性叉丝，所述重力块为电导体，所述重力块包括相互连接的重力摆块和摆块套管，所述绝缘套管套装在所述转轴上且穿过所述电阻体基体的中心通孔，所述摆块套管套装在所述绝缘套管上，所述电刷安装在所述摆块套管上并与所述重力摆块分别位于所述摆块套管的相对两侧，所述电刷和所述重力摆块均位于所述电阻体基体的正面一侧，所述弹性叉丝具有两个相互连接的弹性条且呈“八”字形，所述弹性叉丝安装在所述电阻体基体的背面，所述摆块套管上远离所述电刷的一端外壁上设有圆环形凹槽，所述弹性叉丝的两个弹性条分别位于所述摆块套管的两侧且置于所述圆环形凹槽内并具有向内压迫的弹性，所述弹性叉丝与所述信号线连接。

3.根据权利要求2所述的高精度倾角检测装置，其特征在于：所述重力摆块和所述摆块套管一体成型。

4.根据权利要求2或3所述的高精度倾角检测装置，其特征在于：所述弹性叉丝的两个弹性条一体成型，所述弹性叉丝的两个弹性条之间的连接段通过铆钉安装在所述电阻体基体的背面。

5.根据权利要求4所述的高精度倾角检测装置，其特征在于：所述高精度倾角检测装置还包括导电的焊片，所述信号线焊接在所述焊片上，所述焊片上设有安装通孔，所述铆钉穿过所述弹性叉丝的两个弹性条之间的连接段和所述焊片上的安装通孔后与所述电阻体基体固定连接。

6.根据权利要求2或3所述的高精度倾角检测装置，其特征在于：所述重力摆块呈腰形且其小端与所述摆块套管连接。

7.根据权利要求6所述的高精度倾角检测装置，其特征在于：所述重力摆块的腰形圆心角为90°-150°。

8.根据权利要求2或3所述的高精度倾角检测装置，其特征在于：所述电刷焊接在所述摆块套管上。

Images