CN220489958U - 霍尔测角模块及基于霍尔测角模块的长度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工程机械领域，具体涉及一种霍尔测角模块及基于霍尔测角模块的长度检测装置，该霍尔测角模块包括安装板和电路板，安装板和电路板间通过支撑柱连接；安装板上设有第一转轴、第二转轴和第三转轴，第一转轴上的第一齿轮分别与第二转轴上的第二齿轮、第三转轴上的第三齿轮相啮合；第二齿轮的齿数与第三齿轮的齿数不相同，且第二齿轮和第三齿轮中至少有一个的齿数为第一齿轮的齿数的整数倍；第二转轴靠近电路板的一端设有第一磁铁，第三转轴靠近电路板的一端设有第二磁铁；电路板上设有位于第一磁铁正上方的第一霍尔芯片以及位于第二磁铁正上方的第二霍尔芯片。霍尔测角模块的齿轮组齿轮啮合采用并联结构，提高了产品检测可靠性。

Description

霍尔测角模块及基于霍尔测角模块的长度检测装置

技术领域

本实用新型属于工程机械领域，具体涉及一种霍尔测角模块及基于霍尔测角模块的长度检测装置。

背景技术

现有工程机械绝大部分的长度检测装置是通过传感器外部卷筒带动芯轴齿轮与测长模块的齿轮啮合，其测长模块为齿轮与多圈电位器配合，这样当外部卷筒上缠绕的测长电缆拉出时，电位器轴也会相应转动，即输出长度信号。该长度检测装置的长度测量范围取决于齿轮的传动比和电位器的圈数，对与测长范围较大的场合则需多级齿轮传动，这样势必会造成结构复杂，占用空间较大，同时多级齿轮的引入会造成传动精度较差，多圈电位器有死点，不能任意位置置零等问题。另外，该长度检测装置在长期使用过程中，电位器因磨损或腐蚀易于出现电阻丝断开问题（即电刷和主轴接触不良、电阻丝失效），进而造成对应电压值跳变，即长度信号跳变，最终影响长度检测装置的准确度和使用寿命。

基于上述缺陷，市面上出现了采用双霍尔芯片配合双齿轮啮合的长度检测装置，如授权公告号为CN209764003U的中国专利，其公开了一种双霍尔探测长角度传感器传动结构，包括安装板、电路板和支撑柱，支撑柱的一端与电路板连接，支撑柱的另一端与安装板连接，安装板上穿设有第一转轴和第二转轴，第一转轴上设有上下错位的小齿轮和第一齿轮，且第一转轴靠近电路板的一端设有第一磁铁，第二转轴上设有与小齿轮相互啮合的第二齿轮，且第二转轴靠近电路板的一端设有第二磁铁，小齿轮的齿数少于第一齿轮和第二齿轮的齿数，电路板上设有与第一磁铁相对的第一霍尔芯片以及与第二磁铁相对的第二霍尔芯片。

上述中国专利存在如下缺陷：齿轮组齿轮啮合为串联结构，时间长易出现磨损，将导致整体检测精度和可靠性降低；串联结构齿轮组传动机构为占用单侧空间大，无法保证对称设计。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本实用新型提供一种霍尔测角模块及基于霍尔测角模块的长度检测装置，霍尔测角模块的齿轮组齿轮啮合采用并联结构，提高了产品检测可靠性。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种霍尔测角模块，包括平行设置的安装板和电路板，安装板和电路板间通过支撑柱连接；安装板上设有第一转轴、第二转轴和第三转轴，第一转轴上的第一齿轮分别与第二转轴上的第二齿轮、第三转轴上的第三齿轮相啮合；第二齿轮的齿数与第三齿轮的齿数不相同，且第二齿轮和第三齿轮中至少有一个的齿数为第一齿轮的齿数的整数倍；

所述第二转轴靠近电路板的一端设有第一磁铁，所述第三转轴靠近电路板的一端设有第二磁铁；电路板上设有位于第一磁铁正上方的第一霍尔芯片以及位于第二磁铁正上方的第二霍尔芯片。

在一些实施例中，所述第一齿轮与所述第一转轴为一体结构。

在一些实施例中，所述安装板朝向电路板的一侧还设有电滑环。

在一些实施例中，所述第二转轴通过第一轴套固定在安装板上，所述第三转轴通过第二轴套固定在安装板上。

在一些实施例中，所述支撑柱设置有四根，四根所述支撑柱呈矩形排布在安装板和电路板之间。

在一些实施例中，所述第二齿轮和所述第三齿轮均设有减重孔。

在一些实施例中，还包括第一塑料支座和第二塑料支座；所述第一塑料支座与所述第二转轴固定连接，所述第一磁铁置于所述第一塑料支座上；所述第二塑料支座与所述第三转轴固定连接，所述第二磁铁置于所述第二塑料支座上。

本实用新型还提供了一种基于霍尔测角模块的长度检测装置，包括缠线轮、设置在缠线轮上的壳体以及上述的霍尔测角模块；

霍尔测角模块的第一转轴与缠线轮的转动轮体传动连接，缠线轮的转动轮体上缠绕有拉绳。

本实用新型的有益效果是：霍尔测角模块中采用并联齿轮结构，可避免单一齿轮磨损后，检测精度降低的问题，同时便于自身齿轮磨损检测，位于中心的第一齿轮同时驱动两侧随动的第二齿轮和第三齿轮旋转，降低了齿轮磨损导致数据不准的风险，提升了产品检测可靠性和寿命。另外，用于测角的齿轮之间无直接啮合，降低了多齿轮减速对单侧空间的要求，便于对称性设计。

基于霍尔测角模块的长度检测装置不涉及电池和韦根线圈计数，可靠性更强。

附图说明

图1为本实用新型霍尔测角模块的结构示意图；

图2为图1的仰视图；

图3为本实用新型长度检测装置的结构示意图；

图中，1、拉绳，2、霍尔测角模块，201、安装板，202、电路板，203、第二转轴，204、第一磁铁，205、电滑环，206、第三转轴，207、第二磁铁，208、支撑柱，209、第三齿轮，210、第二轴套，211、第一转轴，212、第一齿轮，213、第一轴套，214、第二齿轮，215、第一塑料支座，216、第二塑料支座，3、壳体，4、缠线轮。

实施方式

下面根据附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1和图2所示，一种霍尔测角模块，包括安装板201和电路板202，安装板201和电路板202间通过若干的支撑柱208固定连接，且安装板201和电路板202相互平行。安装板201上设有第一转轴211、第二转轴203和第三转轴206，第一转轴211处于第二转轴203和第三转轴206之间，且三者处于同一直线上；第一转轴211上设有第一齿轮212，第二转轴203上设有第二齿轮214，第三转轴206上设有第三齿轮209，并且第一转轴211上的第一齿轮212分别与第二转轴203上的第二齿轮214、第三转轴206上的第三齿轮209相啮合。第二齿轮214的齿数与第三齿轮209的齿数不相同，且第二齿轮214和第三齿轮209中至少有一个的齿数为第一齿轮212的齿数的整数倍，上述设计可保证测量范围内总旋转角度的唯一性。

所述第二转轴203靠近电路板202的一端设有第一磁铁204，所述第三转轴206靠近电路板202的一端设有第二磁铁207；电路板202上设有位于第一磁铁204正上方的第一霍尔芯片以及位于第二磁铁207正上方的第二霍尔芯片。第一磁铁204与第一霍尔芯片以及第二霍尔芯片与第二磁铁207间均保持有适当间隙，通过无接触式的设计可以有效防止霍尔芯片与磁铁间的磨损，提高测量精度和传动精度。

上述霍尔测角模块中采用并联齿轮结构，可避免单一齿轮磨损后，检测精度降低的问题，同时便于自身齿轮磨损检测，位于中心的第一齿轮212同时驱动两侧随动的第二齿轮214和第三齿轮209旋转，降低了齿轮磨损导致数据不准的风险，提升了产品检测可靠性和寿命。另外，用于测角的第二齿轮214和第三齿轮209之间无直接啮合，降低了多齿轮减速对单侧空间的要求，便于对称性设计。

在一些实施例中，如图1所示，所述第一齿轮212与所述第一转轴211为一体结构；将第一齿轮212和第一转轴211融合为一体，相比于传统的分离式设计，上述的紧凑型设计使得整个传动结构更加紧凑，可以降低传动系统的空间占用率；另外，由于第一齿轮212和第一转轴211一体化设计使得第一齿轮212和第一转轴211的匹配更加紧密，在运转过程中更加稳定。

在一些实施例中，如图1所示，所述安装板201朝向电路板202的一侧还设有电滑环205；电滑环205用于与长度检测装置中的拉绳1相配合，拉绳1需要传输电信号，通过电滑环4可以将拉绳1上的信号可靠传输到电路板202上。

在一些实施例中，如图1所示，所述第二转轴203通过第一轴套213固定在安装板201上，第一轴套213为第二转轴203提供旋转支撑以及相对安装板201的安装固定；所述第三转轴206通过第二轴套210固定在安装板201上，第二轴套210为第三转轴206提供旋转支撑以及相对安装板201的安装固定。

在一些实施例中，所述支撑柱208设置有四根，四根所述支撑柱208呈矩形排布在安装板201和电路板202之间，保证了安装板201和电路板202之间的连接稳定性和可靠性。

在一些实施例中，如图2所示，所述第二齿轮214和所述第三齿轮209均设有减重孔。

在一些实施例中，如图1所示，霍尔测角模块还包括第一塑料支座215和第二塑料支座216；所述第一塑料支座215与所述第二转轴203固定连接，所述第一磁铁204置于所述第一塑料支座215上，第一塑料支座215实现了第一磁铁204相对第二转轴203的固定连接；所述第二塑料支座216与所述第三转轴206固定连接，所述第二磁铁207置于所述第二塑料支座216上，第二塑料支座216实现了第二磁铁207相对第三转轴206的固定连接。

如图1至图3所示，本实用新型还提供了一种基于霍尔测角模块的长度检测装置，包括缠线轮4、设置在缠线轮4上的壳体3以及上述的霍尔测角模块2；

霍尔测角模块2的第一转轴211与缠线轮4的转动轮体传动连接，缠线轮4的转动轮体上缠绕有拉绳1。

通过拉绳1带动缠线轮4的转动轮体旋转，缠线轮4的转动轮体在转动过程中带动第一转轴211旋转，进而由第一转轴211上的第一齿轮212带动所述第二齿轮214和所述第三齿轮209一同旋转。通过电路板202上的第一霍尔芯片采集相对设置的第一磁铁204的磁场强度的变化，经过运算得到第二齿轮214旋转的角度；通过电路板202上的第二霍尔芯片采集相对设置的第二磁铁207的磁场强度的变化，经过运算得到第三齿轮209旋转的角度。第一霍尔芯片和第二霍尔芯片分别得到第二齿轮214和第三齿轮209的旋转角度，运算得到旋转角度差，通过查表等方法运算得到第二齿轮214和第三齿轮209旋转的圈数，继而通过算法计算出当前拉伸机构的伸出长度，同时还可以计算出缠线轮4上剩余的拉绳1的绳长。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施方式而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种霍尔测角模块，其特征在于：包括平行设置的安装板（201）和电路板（202），安装板（201）和电路板（202）间通过支撑柱（208）连接；安装板（201）上设有第一转轴（211）、第二转轴（203）和第三转轴（206），第一转轴（211）上的第一齿轮（212）分别与第二转轴（203）上的第二齿轮（214）、第三转轴（206）上的第三齿轮（209）相啮合；第二齿轮（214）的齿数与第三齿轮（209）的齿数不相同，且第二齿轮（214）和第三齿轮（209）中至少有一个的齿数为第一齿轮（212）的齿数的整数倍；

所述第二转轴（203）靠近电路板（202）的一端设有第一磁铁（204），所述第三转轴（206）靠近电路板（202）的一端设有第二磁铁（207）；电路板（202）上设有位于第一磁铁（204）正上方的第一霍尔芯片以及位于第二磁铁（207）正上方的第二霍尔芯片。

2.根据权利要求1所述的霍尔测角模块，其特征在于：所述第一齿轮（212）与所述第一转轴（211）为一体结构。

3.根据权利要求1所述的霍尔测角模块，其特征在于：所述安装板（201）朝向电路板（202）的一侧还设有电滑环（205）。

4.根据权利要求1所述的霍尔测角模块，其特征在于：所述第二转轴（203）通过第一轴套（213）固定在安装板（201）上，所述第三转轴（206）通过第二轴套（210）固定在安装板（201）上。

5.根据权利要求1所述的霍尔测角模块，其特征在于：所述支撑柱（208）设置有四根，四根所述支撑柱（208）呈矩形排布在安装板（201）和电路板（202）之间。

6.根据权利要求1所述的霍尔测角模块，其特征在于：所述第二齿轮（214）和所述第三齿轮（209）均设有减重孔。

7.根据权利要求1所述的霍尔测角模块，其特征在于：还包括第一塑料支座（215）和第二塑料支座（216）；所述第一塑料支座（215）与所述第二转轴（203）固定连接，所述第一磁铁（204）置于所述第一塑料支座（215）上；所述第二塑料支座（216）与所述第三转轴（206）固定连接，所述第二磁铁（207）置于所述第二塑料支座（216）上。

8.一种基于霍尔测角模块的长度检测装置，其特征在于：包括缠线轮（4）、设置在缠线轮（4）上的壳体（3）以及权利要求1～7任意一项所述的霍尔测角模块（2）；

霍尔测角模块（2）的第一转轴（211）与缠线轮（4）的转动轮体传动连接，缠线轮（4）的转动轮体上缠绕有拉绳（1）。