CN215447860U - 一种角度测量装置及带有角度测量装置的电机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种角度测量装置及带有角度测量装置的电机，其包括：码盘，码盘上设置有接地镀层，接地镀层的预设位置设置有缺口；电刷，包括多个金属片且金属片与接地镀层抵接；转动组件，与待测动力设备连接，带动码盘相对电刷转动，接地镀层具有与金属片一一对应的环形连接区，缺口设置在环形连接区；控制器，包括与电刷的金属片连接的检测引脚，检测引脚的初始电位为高电平。本申请具有降低获取电机转动角度的成本的效果。

Description

一种角度测量装置及带有角度测量装置的电机

技术领域

本申请涉及角度测量的领域，尤其是涉及一种角度测量装置及带有角度测量装置的电机。

背景技术

编码器是一种信号转换设备，常用于测量电机的转动角度。

目前，编码器测量电机后输出初始电位，要想获取到初始电位反映的电机的转动角度时，需要依赖外部转换设备将初始电位转换为转动角度，添加的的外部转换设备增加了获取电机转动角度的成本，同时也不能及时的获取编码器测量到的角度值。

针对上述中的相关技术，发明人认为获取电机转动角度的成本高。

实用新型内容

为了降低获取电机转动角度的成本，本申请提供一种角度测量装置。

第一方面，本申请提供的一种角度测量装置，采用如下的技术方案：

一种角度测量装置，包括：码盘，所述码盘上设置有接地镀层，所述接地镀层的预设位置设置有缺口；电刷，包括多个金属片且金属片与接地镀层抵接；转动组件，与待测动力设备连接，带动所述码盘相对电刷转动，所述接地镀层具有与所述金属片一一对应的环形连接区，所述缺口设置在所述环形连接区；控制器，包括与所述电刷的金属片连接的检测引脚，所述检测引脚的初始电位为高电平。

通过采用上述技术方案，首先是金属片与检测引脚连接，使得金属片上的初始电位为高电平，然后金属片又与接地镀层连接，所以当金属片位于接地镀层上时，通过接地镀层的接地作用使得金属片的初始电位为低电平，而当金属片处于缺口位置时，金属片的初始电位为高电平，再通过接地镀层上的缺口，使得多个金属片上的初始电位对应码盘上的转动角度，所以通过电刷在码盘上的位置变化得到码盘的转动角度，而码盘通过转动组件与待测动力设备连接，即码盘的转动角度对应待测动力设备的转动角度，因此，不需要依赖外部转换设备就能得到待测动力设备的转动角度，降低获取电机转动角度的成本。

可选的，所述控制器包括：供电单元，用于为检测引脚供电；检测单元，连接多个检测引脚，接收检测引脚传递的初始电位，接收到初始电位后输出电位编码。

通过采用上述技术方案，供电单元用于为检测引脚供电，检测单元用于接收多个金属片上的初始电位并将接收到的初始电位转换为电位编码，通过电位编码得到待测动力设备的转动角度。

可选的，所述转动组件包括蜗轮和蜗杆，所述蜗轮与码盘固定连接，所述蜗杆与所述蜗轮啮合，所述蜗杆的一端与待测动力设备固定连接。

通过采用上述技术方案，蜗轮与蜗杆啮合，一方面起到带动码盘转动的作用，另一方面是将待测动力设备的转动角度传递至码盘上，使得码盘的转动角度与待测动力设备的转动角度对应，实现了测量待测动力设备转动角度的目的。

可选的，还包括：壳体，所述壳体开设有相互连通的第一空腔和第二空腔，所述蜗轮位于第一空腔内，所述蜗杆位于第二空腔内。

通过采用上述技术方案，第一空腔用于放置码盘、电刷、控制器和涡轮，起到保护码盘、电刷、控制器和涡轮的作用；第二空腔用于放置蜗杆，起到保护蜗杆的作用，同时第一空腔与第二空腔连通，实现了蜗轮与蜗杆啮合从而传递转动角度的目的。

可选的，所述第一空腔的内壁固接有托盘，所述码盘设置于所述托盘内，且所述码盘相对于所述托盘同心转动，所述电刷固定设置于所述托盘内，且位于所述码盘的上方。

通过采用上述技术方案，托盘用于固定控制器和电刷，使得电刷一端固定，另一端与码盘发生相对转动，从而实现随着码盘的转动而电刷的位置发生变化的目的，进而通过电刷的位置变化得到码盘的转动角度，降低了获取码盘转动角度的难度。

可选的，所述码盘靠近蜗轮的侧壁设置有插杆，所述插杆的外周设置有至少一个凸条，所述蜗轮开设有插槽，所述插槽内壁开设有与凸条插接配合的凹槽。

通过采用上述技术方案，插杆与插槽插接，使得位于插杆上的凸条与插槽内的凹槽卡接，实现了蜗轮与码盘之间的可拆卸连接目的，从而便于安装或者拆卸码盘。

可选的，所述接地镀层为铜镀层。

通过采用上述技术方案，铜镀层在干燥的环境下不易生锈，选用铜镀层将提高接地镀层的使用寿命。

第二方面，本申请提供的一种带有角度测量装置的电机，采用如下的技术方案：包括电机以及上述的角度测量装置；所述电机的输出轴与转动组件固定连接。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.电机通过转动组件与码盘连接，一方面电机为码盘提供动力源，另一方面电机将转动角度通过转动组件传递至码盘上，即码盘的转动角度与电机的转动角度相等，当测量到码盘的转动角度时即可得到电机的转动角度；

2.码盘在转动组件的带动下转动时，码盘相对电刷转动，电刷位于码盘上的位置发生变化，电刷在码盘上的位置变化与码盘的转动角度对应，所以通过电刷的位置变化得到码盘的转动角度，而码盘的转动角度与电机的转动角度相等，即通过电刷位置变化达到测量电机的转动角度的目的，减少了依赖外部转换设备的换算过程，降低了获取电机转动角度的成本。

附图说明

图1是本申请的整体结构示意图。

图2是本申请的整体结构爆炸图。

图3是本申请的转动组件结构图。

图4是本申请的插杆与插槽结构示意图。

图5是本申请的控制器电路图。

附图标记说明：1、壳体；11、放置口；12、输入口；13、第一空腔；14、第二空腔；15、封盖；2、转动组件；21、蜗轮；211、插槽；22、蜗杆；3、托盘；31、通孔；4、码盘；41、插杆；42、环形连接区；5、电刷；51、金属片；6、控制器；61、检测引脚；62、供电单元；63、检测单元；7、电机。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

本申请实施例公开一种角度测量装置及带有角度测量装置的电机。参照图1和图2，一种角度测量装置包括壳体1以及设置在壳体1内的转动组件2、托盘3、码盘4、电刷5以及控制器6，转动组件2分别与码盘4和待测动力设备连接，转动组件2用于带动码盘4转动，电刷5一端通过控制器6固定设置在托盘3上，码盘4位于电刷5和托盘3之间，码盘4上设置有接地镀层，接地镀层在预设位置设置有缺口。工作时，转动组件2带动码盘4转动，码盘4转动与电刷5相对转动，使得电刷5位于码盘4上的位置发生变化，电刷5在码盘4发生的位置变化与码盘4的转动角度对应，所以通过电刷5的位置变化得到码盘4的转动角度，而码盘4与待测动力设备通过转动组件2连接，所以码盘4的转动角度与待测动力设备的转动角度相等，即通过电刷5位置变化达到测量待测动力设备的转动角度的目的，减少了依赖外部转换设备的换算过程，降低了获取待测动力设备转动角度的成本。

在本示例中，待测动力设备优选为电机7，电机7的输出轴与转动组件2固定连接，一方面实现了电机7为码盘4转动通过动力源，另一方面实现了将电机7的转动角度通过转动组件2传递至码盘4上，使得码盘4的转动角度等于电机7的转动角度。

参照图1和图2，壳体1外壁开设有放置口11和输入口12，壳体1内部开设有互相连通的第一空腔13和第二空腔14，第一空腔13与放置口11连通，第二空腔14与输入口12连通。安装时，托盘3通过放置口11进入第一空腔13内，转动组件2穿设输入口12和第二空腔14与位于第一空腔13内的码盘4连接，使得电机7通过转动组件2为码盘4提供动力源。壳体1还包括用于封堵第一空腔13的封盖15，封盖15起到隔绝第一空腔13内进入灰尘的作用。

参照图3，转动组件2包括蜗轮21和蜗杆22，蜗轮21转动连接于第一空腔13的内壁并位于托盘3的下方，蜗杆22一端与电机7的输出轴固定连接，另一端通过第二空腔14与蜗轮21啮合，使得电机7通过蜗杆22与蜗轮21的啮合为码盘4提供动力源，便于对电机7的转动角度进行测量。

参照图3，蜗轮21靠近托盘3的侧壁开设有插槽211，具体地，插槽211呈月牙状，插槽211弧形的内壁设置有多个凹槽。

参照图2和图4，托盘3与第一空腔13的内壁固接，托盘3上开设有通孔31，通孔31的中心轴与蜗轮21的中心轴重合。

参照图2，码盘4与托盘3转动连接，码盘4位于托盘3背离蜗轮21的一侧，码盘4靠近托盘3的侧壁固定连接有插杆41，插杆41远离码盘4的一端设置有与凹槽插接配合的凸条。安装时，将插杆41插入插槽211内，使得插杆41上的凸条与插槽211内的凹槽卡接，从而实现码盘4与蜗轮21可拆卸连接，因此便于安装或者拆卸码盘4。

参照图2和图4，码盘4上的接地镀层具有多个环形连接区42，且多个环形连接区42一体电镀成型，接地镀层上的缺口位于环形连接区42内，在本示例中，环形连接区42有五条，五条环形连接区42以码盘4的外周向码盘4的圆心依次分布，且对应为环形连接区D、环形连接区A、环形连接区O、环形连接区B和环形连接区C，其中环形连接区O内的接地镀层为环形接地镀层，即在环形连接区O内没有缺口，其余的环形连接区D、环形连接区A、环形连接区B和环形连接区C内均在预设位置设置有缺口。在本示例中，接地镀层为铜镀层，铜镀层连接电源负极，铜镀层在干燥的环境下不易生锈，具有提高接地镀层使用寿命的效果。

参照图2和图5，电刷5包括与环形连接区42一一对应的五个金属片51，五个金属片51分别为金属片d、金属片a、金属片o、金属片b和金属片c，控制器6包括与金属片51一一对应的五个检测引脚61，检测引脚61用于传递对应的金属片51上的初始电位，控制器6还包括供电单元62和检测单元63，供电单元62用于为检测引脚61供电，使得与检测引脚61对应的金属片51上的初始电位为高电平，初始电位为码盘4处于工作状态时的电位，检测单元63为MCU芯片，MCU芯片用于获取金属片51上的初始电位，并通过接收到的初始电位生成电位编码，电位编码与电刷5的位置变化对应，从而通过电位编码得到码盘4的转动角度。

具体地，金属片d与环形连接区D接触、金属片a与环形连接区A接触、金属片o与环形连接区O接触、金属片b与环形连接区B接触、金属片c与环形连接区C接触。在工作时，由于环形连接区O内没有缺口，所以金属片o上的初始电位为低电平，即电位编码为表示低电平的“0”电位值；其余的金属片d、金属片a、金属片b和金属片c位于接地镀层的缺口时初始电位为高电平，即电位编码为表示高电平的“1”电位值，反之，金属片d、金属片a、金属片b和金属片c不位于接地镀层的缺口时输出的初始电位为低电平。因此，可通过检测单元63同时获取金属片d、金属片a、金属片o、金属片b和金属片c上的初始电位得到电位编码，从而得到码盘4的转动角度，进而得到电机7的转动角度。

本申请实施例一种角度测量装置及带有角度测量装置的电机实施原理为：转动组件2带动码盘4转动，使得码盘4相对电刷5转动，从而电刷5在码盘4上的位置发生变化，由于码盘4上设置有接地镀层并在接地镀层的预设位置设置有缺口，所以电刷5在码盘4上的位置发生变化时，电刷5的位置变化对应码盘4的转动角度，从而通过电刷5的位置变化得到码盘4的转动角度，进而得到电机7的转动角度。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种角度测量装置，其特征在于，包括：

码盘(4)，所述码盘(4)上设置有接地镀层，所述接地镀层的预设位置设置有缺口；

电刷(5)，包括多个金属片(51)且金属片(51)与接地镀层抵接；

转动组件(2)，与待测动力设备连接，带动所述码盘(4)相对电刷(5)转动，所述接地镀层具有与所述金属片(51)一一对应的环形连接区(42)，所述缺口设置在所述环形连接区(42)；

控制器(6)，包括与所述电刷(5)的金属片(51)连接的检测引脚(61)，所述检测引脚(61)的初始电位为高电平。

2.根据权利要求1所述的一种角度测量装置，其特征在于，所述控制器(6)包括：

供电单元(62)，用于为检测引脚(61)供电；

检测单元(63)，连接多个检测引脚(61)，接收多个所述检测引脚(61)输入的初始电位，接收到初始电位后输出电位编码。

3.根据权利要求1所述的一种角度测量装置，其特征在于，所述转动组件(2)包括蜗轮(21)和蜗杆(22)，所述蜗轮(21)与码盘(4)固定连接，所述蜗杆(22)与所述蜗轮(21)啮合，所述蜗杆(22)的一端与待测动力设备固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种角度测量装置，其特征在于，还包括：

壳体(1)，所述壳体(1)开设有相互连通的第一空腔(13)和第二空腔(14)，所述蜗轮(21)位于第一空腔(13)内，所述蜗杆(22)位于第二空腔(14)内。

5.根据权利要求4所述的一种角度测量装置，其特征在于，所述第一空腔(13)的内壁固接有托盘(3)，所述码盘(4)设置于所述托盘(3)内，且所述码盘(4)相对于所述托盘(3)同心转动，所述电刷(5)固定设置于所述托盘(3)内，且位于所述码盘(4)的上方。

6.根据权利要求3所述的一种角度测量装置，其特征在于，所述码盘(4)靠近蜗轮(21)的侧壁设置有插杆(41)，所述插杆(41)的外周设置有至少一个凸条，所述蜗轮(21)开设有插槽(211)，所述插槽(211)内壁开设有与凸条插接配合的凹槽。

7.根据权利要求1所述的一种角度测量装置，其特征在于，所述接地镀层为铜镀层。

8.一种带有角度测量装置的电机，其特征在于，包括电机(7)以及如权利要求1-7所述的角度测量装置；所述电机(7)的输出轴与转动组件(2)固定连接。

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