CN220250939U - 一种任意位置可标定的传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种任意位置可标定的传感器，包括转轴、磁体、电路板以及磁编码芯片；磁编码芯片安装在电路板上，磁体固定在转轴上靠近磁编码芯片的一端，磁体与磁编码芯片相对设置；电路板上集成有ROM及MCU；电路板上设有置零按键；磁编码芯片内置有用于将检测到的磁体随转轴旋转产生的磁场磁极变化转换成电信号的处理器；MCU用于实时接收处理器输出的电信号，将接收的电信号转换成角度值以格雷码输出至上位机PLC，还用于在接收到置零按键发送的置零信号后将当前角度值发送至ROM作为零位数据存储，并在电路板每次通电时读取零位数据并以零位数据为基准确定当前磁体角度位置。设置的置零结构，使得安装传感器的操作十分便捷，安装效率大大提高。

Description

一种任意位置可标定的传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种任意位置可标定的传感器。

背景技术

主令控制器是一种机械操作的控制电器，对各种电气系统发出控制指令，用于系统内各种信号的转换和传输，广泛用于各类机械设备电气控制系统中，常被应用于航空工业、化工、能源、机械、交通运输、医疗器械等行业。主令控制器由绝对值编码器和主控单元组成，编码器和连接线缆将现场位置的信号传送至主控单元；主令控制器通过编码器旋转产生的位置码实现对检测物体位置的检测。

主令控制器中常采用磁电式编码器，与传统的光电式和光栅式编码器相比，磁电式编码器具有抗振动、抗腐蚀、抗污染、抗干扰和宽温度的特性，因此可应用于传统的光电编码器不能适应的领域。磁电编码器原理是采用磁阻或者霍尔元件对变化的磁性材料的角度或者位移值进行测量，磁性材料角度或者位移的变化会引起一定电流或者电压的变化，通过放大电路对变化量进行放大，通过单片机处理后输出脉冲信号或者模拟量信号，达到测量的目的。

在检测主令控制器手柄的位置时，需要将磁电式编码器安装在主令控制器上，在安装编码器时需标定主令控制器手柄的初始位置，但由于传统绝对值编码器任意位置的输出是唯一的，编码器必须与初始位置即零位准确对应后进行安装，导致编码器的安装十分不便，且安装效率低。

发明内容

本实用新型提供一种任意位置可标定的传感器，以克服上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种任意位置可标定的传感器，包括转轴、磁体、电路板以及磁编码芯片；

所述磁编码芯片安装在所述电路板上，所述磁体固定在转轴靠近所述磁编码芯片的一端端面上；所述磁体与所述磁编码芯片相对设置，且二者位置相对应；

所述电路板上集成有ROM和MCU，所述ROM和MCU电性连接；所述电路板上远离所述磁体的一侧设有置零按键，所述磁编码芯片及所述置零按键与MCU电性连接；

所述磁编码芯片内置有用于将检测到的磁体随转轴旋转产生的磁场磁极变化转换成电信号的处理器；

所述MCU用于实时接收所述处理器输出的电信号，将接收的所述电信号转换成角度值，并将所述角度值转换为格雷码后输出至上位机PLC；且所述MCU还用于在接收到所述置零按键发送的置零信号后将当前的所述角度值发送至ROM作为零位数据存储；并在电路板每次通电时读取所述零位数据并以零位数据为基准确定当前磁体的角度位置。

进一步的，还包括置零指示灯，所述置零指示灯与所述置零按键设置在电路板上的同侧，所述置零指示灯与MCU电性连接，所述MCU在接收到置零信号后控制所述置零指示灯亮起。

进一步的，还包括壳体；

所述壳体包括前盖和后壳，所述前盖安装在所述后壳上，所述磁体、所述电路板以及所述磁编码芯片均设于所述前盖与后壳形成的安装腔内；

所述前盖上设有通孔，所述转轴远离所述磁体的一端经所述通孔伸出至所述壳体外与手柄连接；

所述电路板通过连接件与所述前盖固定连接。

进一步的，所述后壳上设有与所述置零按键位置相对应的置零按键孔以及与所述零位指示灯位置相对应的零位指示灯孔。

进一步的，所述转轴靠近所述电路板的一端为轴头，所述轴头靠近所述电路板的侧面上设有磁体安装槽，所述磁体安装在所述磁体安装槽内。

进一步的，所述转轴与所述前盖之间设有若干轴承。

进一步的，所述通孔内设有密封圈，所述密封圈套设于所述转轴上远离所述磁体的一端。

进一步的，所述转轴侧壁上沿周向方向设有轴槽，所述轴槽设于所述密封圈远离所述轴头的一侧，所述轴槽内设有紧固件。

进一步的，所述后壳上设有线束通孔。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型中公开的一种任意位置可标定的传感器，通过设置的置零结构，在将传感器安装在主令控制器上时，不需要考虑初始位置输出，传感器安装完成后，操作人员只需按下置零按键，置零按键向MCU发送置零信号，MCU接收到置零信号后将当前的角度值发送至ROM作为零位数据存储，当电路板通电时，MCU读取零位数据并以零位数据为基准判断当前磁体的位置，使得主令控制器安装传感器的操作十分便捷，安装效率大大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中公开的一种任意位置可标定的传感器结构示意图一；

图2为本实用新型实施例中公开的一种任意位置可标定的传感器结构示意图二；

图3为本实用新型实施例中公开的一种任意位置可标定的传感器爆炸图；

图4为本实用新型实施例中公开的一种任意位置可标定的传感器主视图；

图5为图4中A-A方向的剖视图；

图6为本实用新型实施例中公开的一种任意位置可标定的感器传感器前盖结构示意图一；

图7为本实用新型实施例中公开的一种任意位置可标定的传感器前盖结构示意图二；

图8为本实用新型实施例中公开的一种任意位置可标定的传感器转轴结构示意图一；

图9为本实用新型实施例中公开的一种任意位置可标定的传感器转轴结构示意图二。

图中：1、转轴；11、轴头；111、磁体安装槽；12、轴槽；2、磁体；3、电路板；4、壳体；41、前盖；411、通孔；42、后壳；421、置零按键孔；422、零位指示灯孔；423、线束通孔；43、安装腔；5、磁编码芯片；6、连接件；7、轴承；8、密封圈；9、紧固件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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1-5所示为本实施例提供的一种任意位置可标定的传感器，包括转轴1、磁体2、电路板3以及磁编码芯片5；

所述磁编码芯片5安装在所述电路板3上，所述磁体2固定在转轴1靠近所述磁编码芯片5的一端端面上；所述磁体2与所述磁编码芯片5相对设置，且二者位置相对应；

所述电路板3上集成有ROM和MCU，所述ROM和MCU电性连接；所述电路板3上远离所述磁体2的一侧设有置零按键，所述磁编码芯片5及所述置零按键与MCU电性连接；

所述磁编码芯片5内置有用于将检测到的磁体2随转轴1旋转产生的磁场磁极变化转换成电信号的处理器；

所述MCU用于实时接收所述处理器输出的电信号，将接收的所述电信号转换成角度值，并将所述角度值转换为格雷码后输出至上位机PLC；且所述MCU还用于在接收到所述置零按键发送的置零信号后将当前的所述角度值发送至ROM作为零位数据存储；并在电路板3每次通电时读取所述零位数据并以零位数据为基准确定当前磁体2的角度位置。在本实施例中，磁体2为磁铁。

本实用新型中公开的一种任意位置可标定的传感器，通过设置的置零结构，在将传感器安装在主令控制器上时，不需要考虑初始位置输出，传感器安装完成后，操作人员只需按下置零按键，置零按键向MCU发送置零信号，MCU接收到置零信号后将当前的角度值发送至ROM作为零位数据存储，当电路板通电时，MCU读取零位数据并以零位数据为基准判断当前磁体的位置，使得主令控制器安装传感器的操作十分便捷，安装效率大大提高。

在具体实施例中，还包括置零指示灯，所述零位指示灯与所述置零按键设置均设置在电路板3远离磁编码芯片5的一侧，所述零位指示灯与MCU电性连接，所述MCU能够在接收到置零信号后控制所述置零指示灯亮起；

在实际的使用中，转轴1随主令控制器手柄转动，转轴1上的磁体2随转轴1转动，电路板3上磁编码芯片5内置的处理器将检测到的磁体2磁场磁极变化转换为电信号，与磁编码芯片5电性连接的MCU接收电信号，将接收到的电信号转换成角度值，然后将角度值转换为格雷码输出；

MCU将接收电信号转换成角度值并以格雷码形式输出的过程为现有技术，其更具体的原理此处不再进行赘述；

在操作人员按下置零按键后(为避免误触，可设定为置零按键长按2S后再向MCU发送置零信号)，MCU接收到置零按键发送的置零信号控制置零指示灯亮起，并将当前的接收的电信号转换成角度值，将所述角度值发送至ROM作为零位数据存储，ROM作为固定存储器，一旦写入后就固定下来，使得电路板5断电或重启后，ROM中的零位数据不会丢失，当上位机PLC开机时，电路板5通电，电路板5上的MCU读取ROM中存储的零位数据，并以零位数据为基准获取电信号，将其转换为角度值后以格雷码形式输出，根据格雷码的值判断当前磁体2的准确位置，即主令控制器上手柄的位置，根据格雷码的值判断磁体2位置为现有技术，其原理此处不再进行赘述；在本实施例中，所述ROM为EEROM，置零通常只需进行一次，但考虑到后续零部件维修和更换时，需要将电路板3拆卸后二次安装，此时需要二次置零，选用EEROM可将原先(电路板3拆卸前)存储的零位数据擦除并重新写入新的零位数据。

在具体实施例中，还包括壳体4；

所述壳体4包括前盖41和后壳42，所述前盖41安装在所述后壳42上，所述磁体2、所述电路板3以及所述磁编码芯片5均设于所述前盖11与后壳42形成的安装腔43内；

如图6、图7所示，所述前盖41上设有通孔411，所述转轴1远离所述磁体2的一端经所述通孔411伸出至所述壳体4外与主令控制器手柄连接；

所述电路板3通过连接件6与所述前盖41固定连接，电路板3与前盖41上均设有连接孔，连接件6穿过连接孔将电路板3与前盖41固定。

在具体实施例中，所述后壳42上设有与所述置零按键位置相对应的置零按键孔421以及与所述零位指示灯位置相对应的零位指示灯孔422；使用传感器进行检测主令控制器手柄位置时，使用长柄工具如铁丝、螺丝刀等经置零按键孔421伸入至安装腔内，按动电路板上的置零按键；操作人员通过零位指示灯孔422能够观察到零位指示灯是否亮起，从而得知传感器置零操作是否完成。

在具体实施例中，如图8、图9所示，所述转轴1靠近所述电路板3的一端为轴头，所述轴头11靠近所述电路板3的侧面上设有磁体安装槽111，所述磁体2安装在所述磁体安装槽111内，磁体安装槽111尺寸与磁体2尺寸相适应，磁体安装槽111的设置便于磁体2安装。

在具体实施例中，所述转轴1与所述前盖41之间设有若干轴承7，用于支撑转轴1，减轻转轴与前盖之间的受力，防止前盖因转轴与前盖之间的力较大而对前盖造成损坏，保证传感器的使用寿命；在本实施例中所述轴承为滚珠轴承，数量设为2个，在实际使用中，可根据实际需要设置轴承数量。

在具体实施例中，所述通孔411内设有密封圈8，所述密封圈8套设于所述转轴1上远离所述磁体2的一端，密封圈8用于保证传感器的密封性，以增强传感器的寿命，保证传感器的使用效果。

在具体实施例中，所述转轴1侧壁上沿周向方向设有轴槽12，所述轴槽12设于所述密封圈8远离所述轴头11的一侧，所述轴槽12内设有紧固件9；轴槽12为紧固件的安装提供空间，紧固件9安装在轴槽12内时能够防止密封圈8及轴承7沿转轴轴向方向移动，保证密封圈8及轴承7的稳定性，从而保证传感器手柄位置检测的稳定性；在本实施例中，所述紧固件9为卡簧。

在具体实施例中，所述后壳42上设有线束通孔421，用于传感器线束的穿过，便于线束的连接。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种任意位置可标定的传感器，其特征在于，包括转轴(1)、磁体(2)、电路板(3)以及磁编码芯片(5)；

所述磁编码芯片(5)安装在所述电路板(3)上，所述磁体(2)固定在转轴(1)靠近所述磁编码芯片(5)的一端端面上；所述磁体(2)与所述磁编码芯片(5)相对设置，且二者位置相对应；

所述电路板(3)上集成有ROM和MCU，所述ROM和MCU电性连接；所述电路板(3)上远离所述磁体(2)的一侧设有置零按键，所述磁编码芯片(5)及所述置零按键与MCU电性连接；

所述磁编码芯片(5)内置有用于将检测到的磁体(2)随转轴(1)旋转产生的磁场磁极变化转换成电信号的处理器；

所述MCU用于实时接收所述处理器输出的电信号，将接收的所述电信号转换成角度值，并将所述角度值转换为格雷码后输出至上位机PLC；且所述MCU还用于在接收到所述置零按键发送的置零信号后将当前的所述角度值发送至ROM作为零位数据存储；并在电路板(3)每次通电时读取所述零位数据并以零位数据为基准确定当前磁体(2)的角度位置。

2.根据权利要求1所述的一种任意位置可标定的传感器，其特征在于，还包括置零指示灯，所述置零指示灯与所述置零按键设置在电路板(3)上的同侧，所述置零指示灯与MCU电性连接，所述MCU在接收到置零信号后控制所述置零指示灯亮起。

3.根据权利要求1所述的一种任意位置可标定的传感器，其特征在于，还包括壳体(4)；

所述壳体(4)包括前盖(41)和后壳(42)，所述前盖(41)安装在所述后壳(42)上，所述磁体(2)、所述电路板(3)以及所述磁编码芯片(5)均设于所述前盖(41)与后壳(42)形成的安装腔(43)内；

所述前盖(41)上设有通孔(411)，所述转轴(1)远离所述磁体(2)的一端经所述通孔(411)伸出至所述壳体(4)外与主令控制器手柄连接；

所述电路板(3)通过连接件(6)与所述前盖(41)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种任意位置可标定的传感器，其特征在于，所述后壳(42)上设有与所述置零按键位置相对应的置零按键孔(421)以及与所述零位指示灯位置相对应的零位指示灯孔(422)。

5.根据权利要求3所述的一种任意位置可标定的传感器，其特征在于，所述转轴(1)靠近所述电路板(3)的一端为轴头(11)，所述轴头(11)靠近所述电路板(3)的侧面上设有磁体安装槽(111)，所述磁体(2)安装在所述磁体安装槽(111)内。

6.根据权利要求3所述的一种任意位置可标定的传感器，其特征在于，所述转轴(1)与所述前盖(41)之间设有若干轴承(7)。

7.根据权利要求5所述的一种任意位置可标定的传感器，其特征在于，所述通孔(411)内设有密封圈(8)，所述密封圈(8)套设于所述转轴(1)上远离所述磁体(2)的一端。

8.根据权利要求7所述的一种任意位置可标定的传感器，其特征在于，所述转轴(1)侧壁上沿周向方向设有轴槽(12)，所述轴槽(12)设于所述密封圈(8)远离所述轴头(11)的一侧，所述轴槽(12)内设有紧固件(9)。

9.根据权利要求3所述的一种任意位置可标定的传感器，其特征在于，所述后壳(42)上设有线束通孔(423)。