CN218822150U - 一种静磁栅角度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种静磁栅角度检测装置，涉及角度测量技术领域中的旋转角度测量。它包括圆盘旋转机构、静磁栅源和静磁栅尺，圆盘旋转机构包括运动端和静止端；当静磁栅源安装在运动端时，静磁栅尺安装在静止端；当静磁栅源安装在静止端时，静磁栅尺安装在运动端；静磁栅尺包括金属外壳、检测电路和磁感检测单元；静磁栅源在垂直方向上正对磁感检测单元。本实用新型可测量弧线位移，将位移行程转换为角度值，使用高精度的静磁栅位移传感器可得到高精度的角度。

Description

一种静磁栅角度检测装置

技术领域

本实用新型涉及角度测量技术领域中的旋转角度测量，更具体地说它是一种静磁栅角度检测装置。

背景技术

磁栅位移传感器是常用的长度与位移检测的传感器，它具有检测精度高、寿命长、抗干扰能力强以及使用方便等优点；静磁栅位移传感器一般包括静磁栅源，即具有磁性材料的磁头；静磁栅尺，即具有磁感元件的磁栅；以及检测电路，当静磁栅源和静磁栅尺之间发生相对运动时，静磁栅尺上的磁感元件可以对磁场变化进行检测，输出感应信号，经检测电路处理后得到位移信息。

测量大型圆盘旋转机构旋转角度的位置信息的常用方法是在其旋转中心轴处安装角度传感器，但由于大型圆盘旋转机构的直径较大，通常是圆盘绕轴转动，而轴是固定不动的，在轴上安装角度传感器无法测量角度；有的旋转机构由于空间及结构的因素在旋转机构中心轴处也无法安装角度传感器测量旋转位置信息；还有一种测量方式就是在旋转机构的外径上加齿条带动一个安装有角度传感器的齿轮转动来测量角度信息，该方式具有一定的传动比，且测量角度受旋转机构的外径误差及齿轮齿条装配误差影响较大，精度无法保证。

因此，研发一种静磁栅角度检测装置很有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种静磁栅角度检测装置。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种静磁栅角度检测装置，其特征在于：包括圆盘旋转机构、静磁栅源和静磁栅尺，所述圆盘旋转机构包括运动端和位于运动端圆周外侧的静止端；

当所述静磁栅源安装在运动端时，静磁栅尺安装在静止端；当所述静磁栅源安装在静止端时，静磁栅尺安装在运动端；

所述静磁栅尺为与运动端同心的环形结构，静磁栅尺包括环形布置的金属外壳，位于金属外壳内且环形布置的检测电路，等距间隔布置在检测电路上的多个磁感检测单元；所述静磁栅源在垂直方向上正对磁感检测单元。

在上述技术方案中，所述静磁栅源包括安装座和多个磁体；多个所述磁体环形等距间隔布置在安装座上。

在上述技术方案中，所述静磁栅尺为半圆环形、三分之一圆环形或四分之一圆环形。

在上述技术方案中，所述静磁栅源为一个或多个。

在上述技术方案中，所述静磁栅源有两个，两个静磁栅源同心对称安装在圆盘旋转机构的两侧，其中一个静磁栅源中的磁体数量多于另一个静磁栅源中的磁体数量。

在上述技术方案中，所述磁体为永磁体或电磁体。

在上述技术方案中，所述磁感检测单元为Hall、AMR、GMR、TMR磁感应器件中的一种。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)本实用新型可测量弧线位移，将位移行程转换为角度值，使用高精度的静磁栅位移传感器可得到高精度的角度。

2)本实用新型解决其它装置不能测量大型圆盘旋转机构角度的问题。

3)本实用新型不受圆盘旋转机构外径尺寸及测量误差的影响。

4)本实用新型为无接触磁感应测量，使用寿命长，稳定可靠。

5)本实用新型为大型圆盘旋转机构提供了一种新的角度测量装置。

附图说明

图1为本实用新型的静磁栅源安装在运动端时的结构示意图。

图2为图1本实用新型的截面图。

图3为本实用新型的静磁栅源安装在静止端时的结构示意图。

图4为图3本实用新型的截面图。

其中，1-圆盘旋转机构，11-运动端，12-静止端，2-静磁栅源，21-安装座，22-磁体，3-静磁栅尺，31-金属外壳，32-检测电路，33-磁感检测单元。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：一种静磁栅角度检测装置，其特征在于：包括圆盘旋转机构1、静磁栅源2和静磁栅尺3，所述圆盘旋转机构1包括运动端11和位于运动端11圆周外侧的静止端12；

当所述静磁栅源2安装在运动端11时，静磁栅尺3安装在静止端12；当所述静磁栅源2安装在静止端12时，静磁栅尺3安装在运动端11；

所述静磁栅尺3为与运动端11同心的环形结构，静磁栅尺3包括环形布置的金属外壳31，位于金属外壳31内且环形布置的检测电路32，等距间隔布置在检测电路32上的多个磁感检测单元33；所述静磁栅源2在垂直方向上正对磁感检测单元33，并在磁感检测单元33的感测范围之内。

所述静磁栅源2包括安装座21和多个磁体22；多个所述磁体22环形等距间隔布置在安装座21上；磁体22在垂直方向上正对磁感检测单元33，并在磁感检测单元33的感测范围之内；磁体22与磁感检测单元33之间有间隙，为无接触测量。

所述静磁栅尺3为半圆环形、三分之一圆环形或四分之一圆环形。

所述静磁栅源2为一个或多个。

所述静磁栅源2有两个，两个静磁栅源2同心对称安装在圆盘旋转机构1的两侧，其中一个静磁栅源2中的磁体22数量多于另一个静磁栅源2中的磁体22数量。静磁栅尺3通过感应到两个静磁栅源2内磁体22的数量，辨析出两个静磁栅源2位置的前后，前面的静磁栅源2用于测量圆周前半行程，后面的静磁栅源2则测量圆周的后半行程，两个静磁栅源2接力可测量整个行程。

所述磁体22为永磁体或电磁体。

所述磁感检测单元33为Hall、AMR、GMR、TMR磁感应器件中的一种。

当静磁栅源2随圆盘旋转机构1的运动端11一起旋转时，静磁栅尺3内的磁感检测单元33就检测出运动行程(即静磁栅源2圆周运动弧长)，通过静磁栅源2的安装位置，可计算出它的运动角度，从而实现圆盘旋转机构1的角度测量。

实际使用中，圆盘旋转机构1是一种直径大于1米的大型旋转机构，常安装在大型设备上用于调节所需位置，这种圆盘旋转机构1绕中心轴旋转而其中心轴往往是固定的或者中心轴处无法安装其它角度传感器。

也可以将所述静磁栅源2安装在静止端12，静磁栅尺3安装在运动端11。

所述静磁栅源2的个数并不唯一，可以是两个，也可以是三个或者多个，其个数依据静磁栅尺3的金属外壳31设计长度及圆周行程长度。

所述静磁栅尺3的个数唯一，静磁栅尺3设计不限于半圆形，可为1/3半圆或者1/4半圆等，具体可参考圆盘旋转机构1的直径大小设计。

磁感检测单元33可以选择磁感应霍尔器件；当磁铁22跟随静磁栅源2一起做弧形运动时，磁体22端面上的磁极发出的磁力线会穿过磁感检测单元33的检测部，使得磁感检测单元33检测到磁场的精确的变化，经过电路采样和信号处理，将磁场变化量转换为位移；磁感检测单元33位移解析精度可达到0.01mm，从而转换角度的精度也非常高。

本实用新型的原理为：圆盘旋转机构1带动静磁栅源2运动，静磁栅尺3与静磁栅源2组合测量静磁栅源2的移动行程L，通过静磁栅源2与圆盘旋转机构1轴心距离R，可解析出静磁栅源2的移动角度，即圆盘旋转机构1的旋转角度。静磁栅源2移动行程L由下列公式转换角度θ：

θ＝360*(L/2*π*R)

本实用新型采用行程为半周长的静磁栅尺3及两个静磁栅源2的方案；静磁栅尺3通过感应到静磁栅源2内磁体22的数量，辨析出两个静磁栅源2位置的前后，前面的静磁栅源2用于测量圆周前半行程0-πR，后面的静磁栅源2则测量圆周的后半行程πR-2πR，前后两个静磁栅源2接力可测量整个行程；则由上述的角度公式一个静磁栅源2转换角度为0-180度，另一个静磁栅源2接力测量可转换角度为180-360度，两者角度相加可得到圆盘旋转机构1的0-360度角度变化。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (7)

1.一种静磁栅角度检测装置，其特征在于：包括圆盘旋转机构(1)、静磁栅源(2)和静磁栅尺(3)，所述圆盘旋转机构(1)包括运动端(11)和位于运动端(11)圆周外侧的静止端(12)；

当所述静磁栅源(2)安装在运动端(11)时，静磁栅尺(3)安装在静止端(12)；当所述静磁栅源(2)安装在静止端(12)时，静磁栅尺(3)安装在运动端(11)；

所述静磁栅尺(3)为与运动端(11)同心的环形结构，静磁栅尺(3)包括环形布置的金属外壳(31)，位于金属外壳(31)内且环形布置的检测电路(32)，等距间隔布置在检测电路(32)上的多个磁感检测单元(33)；所述静磁栅源(2)在垂直方向上正对磁感检测单元(33)。

2.根据权利要求1所述的一种静磁栅角度检测装置，其特征在于：所述静磁栅源(2)包括安装座(21)和多个磁体(22)；多个所述磁体(22)环形等距间隔布置在安装座(21)上。

3.根据权利要求2所述的一种静磁栅角度检测装置，其特征在于：所述静磁栅尺(3)为半圆环形、三分之一圆环形或四分之一圆环形。

4.根据权利要求3所述的一种静磁栅角度检测装置，其特征在于：所述静磁栅源(2)为一个或多个。

5.根据权利要求4所述的一种静磁栅角度检测装置，其特征在于：所述静磁栅源(2)有两个，两个静磁栅源(2)同心对称安装在圆盘旋转机构(1)的两侧，其中一个静磁栅源(2)中的磁体(22)数量多于另一个静磁栅源(2)中的磁体(22)数量。

6.根据权利要求5所述的一种静磁栅角度检测装置，其特征在于：所述磁体(22)为永磁体或电磁体。

7.根据权利要求6所述的一种静磁栅角度检测装置，其特征在于：所述磁感检测单元(33)为Hall、AMR、GMR、TMR磁感应器件中的一种。

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