CN2837789Y - 磁编码角度传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及角位移传感器，具体为一种磁编码角度传感器。本实用新型为了解决现有各种角度传感器存在的缺陷和不足。该磁编码角度传感器包含定子和转子，转子由转轴和固定于转轴上、表面设有圆形磁道的磁信息记录体构成，转子通过转轴支撑于定子上并使磁信息记录体位于定子内腔；定子上固定有与磁信息记录体的磁道表面位置相对的磁头列阵体，固定于列阵体上的各磁头位置与磁信息记录体表面上的磁道位置对应；列阵体上的各磁头用导线与信号处理电路相连。该角度传感器有很高的角度分辨率，而且传感器可以根据需要实现较小的体积设计；实现了角度传感器的全数字化设计，具有测角精度高、抗干扰能力强等特点；适应高精度、小体积环境的应用。

Description

磁编码角度传感器

技术领域

本实用新型涉及角位移传感器，具体为一种磁编码角度传感器。

背景技术

目前的角度传感器有多种，广泛应用得有以下三种：一种是光电编码的角度传感器；另一种是利用旋转变压器原理实现角度测量的角度传感器；第三种为精度较低的电位器角度测量。这三种传感器目前应用非常广泛，但都存在不足之处：

光电编码传感器测角精度高，但由于工艺上的原因，光电编码器的密度不能做的很高，若要提高传感器的角分辨率，就必须将传感器做大，由于结构尺寸的原因，限制了其应用。另外由于光线的直线传输特性，光电编码的角度传感器安装要求高，使用时的环境要求高，这也限制了其在一些特殊场合的应用。

利用旋转变压器原理实现角度测量的角度传感器，测角精度也很高，但是外围电路复杂。首先需要交流电源为其提供激磁；其次，由于输出信号为交流信号，需要R/D转换、S/D转换或信号解调。另外，在高精度应用中，为了提高输出电压的精度，必须采用倍速技术，这样角度测量范围减小，采用的倍数越高，测量的角度范围越小。

电位器角度测量，由于电位器的精度限制，以及受电源干扰的影响大，无法实现高精度角度测量。

另外还有利用磁阻测量特性测量角度的传感器，该传感器内置磁铁，利用不同角度的磁强度不同，测试角位移，由于磁场的非线性分布，一般应用在精度不高的场合；另外该种传感器输出模拟信号，受电源、地线的干扰大，不利于精度的进一步提高。

发明内容

本实用新型为了解决现有各种角度传感器存在的上述缺陷和不足，提供一种磁编码角度传感器。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：磁编码角度传感器，包含定子和转子，转子由转轴和固定于转轴上、表面设有其上写有编码信息的圆形磁道的磁信息记录体构成，转子通过转轴支撑于定子上并使磁信息记录体位于定子内腔；定子上固定有与磁信息记录体的磁道表面位置相对的磁头列阵体，固定于列阵体上的各磁头位置与磁信息记录体表面上的磁道位置对应；列阵体上的各磁头用导线与信号处理电路相连。磁信息记录体表面上的各磁道按码盘编码原则写入磁信息；码盘编码原则是一种公知的数字编码原则，其至少在光学码盘式传感器上得到应用。磁码盘编码与光学码盘编码的区别只在于，将光学码盘上的透光、不透光设制，变为磁信息的极性变化。角度传感器的分辨率取决于磁道的多少。

由于转子磁道上写有位置编码，转子转动时，位置编码信息随转子一起转动；磁头列阵体对磁道上的磁编码变化进行检测，各磁头将检测到的磁编码信息输入信号处理电路，通过信号处理电路形成位置二进制码，再通过码制转换和接口转换，输出角度位置信息。信号处理电路用于完成多磁头阵列输出信号的放大处理和采集，并根据对外接口的要求，将位置信号转换为相应的角度输出信号。信号处理电路对外输出接口可以采用并行接口、串行接口、总线接口；串行接口可以采用RS232或RS422/RS485；总线接口可以采用CAN总线、1553B总线、以太网等总线中的一种。具有上述功能的信号处理电路，对数字信息处理技术领域的技术人员来讲是容易实现的，并且可设计出多种不同的电路结构。

磁信息记录体可制成不同的形状。磁信息记录体的形状不同，其磁道表面不同，与磁信息记录体的磁道表面位置相对的磁头列阵体的形状及安装固定位置也会有所变化。磁信息记录体为圆盘状，磁道为圆盘端面上的同心圆；相应地磁头列阵体也为圆盘状并与圆盘状磁信息记录体位置相对地固定于定子上。磁信息记录体也可为圆柱状，磁道为圆柱体柱面上的同轴圆环，相应地磁头列阵体为条状，并固定于圆柱状磁信息记录体下部的定子上。

本实用新型所述的磁编码角度传感器，由于磁记录技术的密度非常高(即磁道密度可以很大)，对于位置编码信息来说，是海量存储器，因此，该角度传感器有很高的角度分辨率，而且传感器可以根据需要实现较小的体积设计，同时可以根据总体设计需要，容易地改变结构和外形尺寸；全部采用二进制0、1编码，实现了角度传感器的全数字化设计，测角精度高，抗干扰能力强；电源形式简单；外围接口简单，输出信号为数字信号，无需过多的信号处理电路；无触点、无磨损、高灵敏度、接近无限转动寿命、无电噪声、高重复性；高频响应特性好；适应高精度、小体积环境的应用。

附图说明

图1为本实用新型所述的磁编码角度传感器的一种具体结构示意图；

图2为图1的A-A向视图；

图3为图1的B-B向视图；

图4为本实用新型所述的磁编码角度传感器的另一种具体结构示意图；

图5为图4中转子的结构示意图；

图6为图4的C-C向视图；

具体实施方式

实施例1

磁编码角度传感器，包含定子1和转子，转子由转轴2和固定于转轴上、表面设有其上写有编码信息的圆形磁道8的磁信息记录体3构成，转子通过转轴2支撑于定子上并使磁信息记录体3位于定子内腔；定子上固定有与磁信息记录体的磁道表面位置相对的磁头列阵体4，固定于列阵体上的各磁头5位置与磁信息记录体表面上的磁道位置对应；列阵体上的各磁头用导线与信号处理电路6相连。

转轴2可通过高精度轴承支撑于定子上。定子上设有盖板7，以便于定子腔内的部件固定，信号处理电路6可固定于盖板7上。

磁信息记录体3为圆盘状，磁道8为圆盘端面上的同心圆；相应地磁头列阵体4也为圆盘状并与圆盘状磁信息记录体位置相对地固定于定子上。具体实施时，磁头列阵体4中心开有轴孔，转轴穿过其中心轴孔，并将磁头列阵体固定于磁信息记录体后部的定子内壁上。

磁头5可以采用磁敏电阻、巨磁敏电阻、霍尔器件、电磁感应式磁头。

实施例2

磁编码角度传感器，包含定子1和转子，转子由转轴2和固定于转轴上、表面设有其上写有编码信息的圆形磁道8的磁信息记录体3构成，转子通过转轴2支撑于定子上并使磁信息记录体3位于定子内腔；定子上固定有与磁信息记录体的磁道表面位置相对的磁头列阵体4，固定于列阵体上的各磁头5位置与磁信息记录体表面上的磁道位置对应；列阵体上的各磁头用导线与信号处理电路6相连。

转轴2可通过高精度轴承支撑于定子上。定子上设有盖板7，以便于定子腔内的部件固定，信号处理电路6可固定于盖板7上。

磁信息记录体3为圆柱状，磁道8为圆柱体柱面上的同轴圆环，相应地磁头列阵体4为条状，并固定于圆柱状磁信息记录体下部的定子上。

磁头5可以采用磁敏电阻、巨磁敏电阻、霍尔器件、电磁感应式磁头。

Claims (4)

1、一种磁编码角度传感器，包含定子(1)和转子，其特征为：转子由转轴(2)和固定于转轴上、表面设有其上写有编码信息的圆形磁道(8)的磁信息记录体(3)构成，转子通过转轴(2)支撑于定子上并使磁信息记录体(3)位于定子内腔；定子上固定有与磁信息记录体的磁道表面位置相对的磁头列阵体(4)，固定于列阵体上的各磁头(5)位置与磁信息记录体表面上的磁道位置对应；列阵体上的各磁头用导线与信号处理电路(6)相连。

2、如权利要求1所述的磁编码角度传感器，其特征为：磁信息记录体(3)为圆盘状，磁道(8)为圆盘端面上的同心圆；磁头列阵体(4)也为圆盘状并与圆盘状磁信息记录体位置相对地固定于定子上。

3、如权利要求1所述的磁编码角度传感器，其特征为：磁信息记录体(3)为圆柱状，磁道(8)为圆柱体柱面上的同轴圆环，磁头列阵体(4)为条状，并固定于圆柱状磁信息记录体下部的定子上。

4、如权利要求1或2或3所述的磁编码角度传感器，其特征为：定子上设有盖板(7)，信号处理电路(6)可固定于盖板(7)上。

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