本發(fā)明涉及角度傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種多角度位置指示傳感器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，要在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)自由旋轉(zhuǎn)一周的過程中輸出多個(gè)角度位置的到位信號(hào)，只需要在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的圓周軌跡上的對(duì)應(yīng)角度的位置布置接近傳感器即可，但是這種設(shè)置方式會(huì)產(chǎn)生有很多弊端，一方面，接近傳感器的位置一旦固定就不再方便進(jìn)行調(diào)整，另一方面，當(dāng)需要輸出多個(gè)角度位置的到位指示的時(shí)候，接近傳感器的數(shù)量的增加也會(huì)耗費(fèi)大量的位置調(diào)整時(shí)間以及引線數(shù)量的增多和混亂，特別是對(duì)于有明顯震動(dòng)、沖擊、灰塵等惡劣環(huán)境以及空間要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，這種設(shè)置方式適應(yīng)能力差，其抗震能力、抗沖擊能力，抗灰塵能力將大大降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種多角度位置指示傳感器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的圓周軌跡上的對(duì)應(yīng)角度的位置布置接近傳感器以輸出對(duì)應(yīng)角度的到位指示的方式中，接近傳感器的位置固定不方便調(diào)整，接近傳感器的數(shù)量的增加會(huì)耗費(fèi)大量的位置調(diào)整時(shí)間以及引線數(shù)量的增多和混亂，在有明顯震動(dòng)、沖擊、灰塵等惡劣環(huán)境以及空間要求嚴(yán)格的場(chǎng)合中適應(yīng)能力差的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供了一種多角度位置指示傳感器，包括法蘭端蓋、中間殼體、轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)變壓器和控制端板；所述法蘭端蓋和所述控制端板分別安裝在所述中間殼體的兩端；所述旋轉(zhuǎn)變壓器包括旋變器轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)器定子；所述旋變器定子固定在所述中間殼體的內(nèi)壁上，所述旋變器定子固定在所述轉(zhuǎn)軸上，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置在所述中間殼體的內(nèi)腔中，且所述轉(zhuǎn)軸的一端伸出所述法蘭端蓋；所述旋變器轉(zhuǎn)子和所述旋轉(zhuǎn)器定子分別與所述控制端板電連接。

進(jìn)一步地，所述控制端板包括指示面板和電路板；所述電路板設(shè)置在所述中間殼體與所述指示面板之間；所述旋變器轉(zhuǎn)子和所述旋轉(zhuǎn)器定子分別與所述電路板電連接。

進(jìn)一步地，所述旋變器轉(zhuǎn)子設(shè)置有一個(gè)初級(jí)繞組，所述旋變器定子設(shè)置有兩個(gè)空間正交耦合的次級(jí)繞組。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有上端軸承和下端軸承，所述上端軸承的外圈固定在所述法蘭端蓋上，所述下端軸承的外圈固定在所述中間殼體上。

進(jìn)一步地，所述上端軸承和所述下端軸承均為滾珠軸承。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)軸上還套設(shè)有套筒，所述套筒位于所述上端軸承和所述旋變器轉(zhuǎn)子之間。

進(jìn)一步地，還包括插座，所述插座安裝在所述中間殼體上，且所述插座與所述電路板電連接。

進(jìn)一步地，所述指示面板上設(shè)置有操作按鍵和到位指示燈，所述操作按鍵和所述到位指示燈分別與所述電路板電連接。

進(jìn)一步地，所述電路板上集成有微控制器和旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器。

進(jìn)一步地，所述電路板上還可以集成有無線發(fā)射接收器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供的多角度位置指示傳感器包括法蘭端蓋、中間殼體、轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)變壓器和控制端板；法蘭端蓋和控制端板分別安裝在中間殼體的兩端；旋轉(zhuǎn)變壓器包括旋變器轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)器定子；旋變器定子固定在中間殼體的內(nèi)壁上，旋變器定子固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸設(shè)置在中間殼體的內(nèi)腔中，且轉(zhuǎn)軸的一端伸出法蘭端蓋；旋變器轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)器定子分別與控制端板電連接。通過控制端板給旋變器轉(zhuǎn)子的線圈繞組以正弦激勵(lì)電壓后，控制端板解析旋變器定子的線圈繞組的感應(yīng)電壓后，獲得角度位置并輸出到位指示信號(hào)，另外，用戶可以自定義設(shè)定多個(gè)角度位置；本發(fā)明提供的多角度位置指示傳感器具有小型化、簡(jiǎn)潔化、適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了任意角度位置的到位指示，且輸出多個(gè)角度位置的到位指示時(shí)，位置調(diào)整便捷、耗費(fèi)時(shí)間短，在有明顯震動(dòng)、沖擊、灰塵等惡劣環(huán)境以及空間要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，該多角度位置指示傳感器具有較強(qiáng)的抗震能力、抗沖擊能力，抗灰塵能力。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的多角度位置指示傳感器的爆炸圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的多角度位置指示傳感器的主視圖；

圖3為圖2中沿A-A線的剖視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理示意圖。

附圖標(biāo)記：

101-法蘭端蓋；102-中間殼體；103-轉(zhuǎn)軸；104-旋變器轉(zhuǎn)子；

105-旋變器定子；106-平鍵；107-指示面板；108-電路板；

109-上端軸承；110-下端軸承；111-套筒；112-插座；113-鏍釘。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例

參見圖1至圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多角度位置指示傳感器，包括法蘭端蓋101、中間殼體102、轉(zhuǎn)軸103、旋轉(zhuǎn)變壓器和控制端板；法蘭端蓋101和控制端板分別安裝在中間殼體102的兩端，具體而言，中間殼體102具有內(nèi)腔，法蘭端蓋101和控制端板分別設(shè)置于中間殼體102的內(nèi)腔的兩個(gè)開口處，并通過螺釘113固定；旋轉(zhuǎn)變壓器包括旋變器轉(zhuǎn)子104和旋轉(zhuǎn)器定子，旋轉(zhuǎn)器定子與旋變器轉(zhuǎn)子104相配合；旋變器定子105固定在中間殼體102的內(nèi)壁上，旋變器定子105固定在轉(zhuǎn)軸103上，轉(zhuǎn)軸103設(shè)置在中間殼體102的內(nèi)腔中，且轉(zhuǎn)軸103的一端伸出法蘭端蓋101，也就是說，旋變器轉(zhuǎn)子104和旋轉(zhuǎn)器定子均設(shè)置于中間殼體102的內(nèi)腔中；旋變器轉(zhuǎn)子104和旋轉(zhuǎn)器定子分別與控制端板電連接；轉(zhuǎn)軸103的伸出法蘭端蓋101的一端開設(shè)有鍵槽，鍵槽中安裝有平鍵106，這樣便于轉(zhuǎn)軸103與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)固定連接。

本發(fā)明實(shí)施例提供的多角度位置指示傳感器通過控制端板給旋變器轉(zhuǎn)子104的線圈繞組以正弦激勵(lì)電壓后，控制端板解析旋變器定子105的線圈繞組的感應(yīng)電壓后，獲得角度位置并輸出到位指示信號(hào)，另外，用戶可以自定義設(shè)定多個(gè)角度位置；本發(fā)明提供的多角度位置指示傳感器具有小型化、簡(jiǎn)潔化、適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了任意角度位置的到位指示，且輸出多個(gè)角度位置的到位指示時(shí)，位置調(diào)整便捷、耗費(fèi)時(shí)間短，在有明顯震動(dòng)、沖擊、灰塵等惡劣環(huán)境以及空間要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，該多角度位置指示傳感器具有較強(qiáng)的抗震能力、抗沖擊能力，抗灰塵能力。

參見圖3所示，本實(shí)施例中，控制端板包括指示面板107和電路板108；電路板108設(shè)置在中間殼體102與指示面板107之間，這樣便于保護(hù)電路板108，以防受到損壞；旋變器轉(zhuǎn)子104和旋轉(zhuǎn)器定子分別與電路板108電連接。

本實(shí)施例中，旋變器轉(zhuǎn)子104設(shè)置有一個(gè)初級(jí)繞組，旋變器定子105設(shè)置有兩個(gè)空間正交耦合的次級(jí)繞組。

參見圖1所示，本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)軸103上設(shè)置有上端軸承109和下端軸承110，上端軸承109的外圈固定在法蘭端蓋101上，下端軸承110的外圈固定在中間殼體102上。具體而言，上端軸承109與下端軸承110相配合，以使保證轉(zhuǎn)軸103繞自身軸線旋轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性，避免轉(zhuǎn)軸103旋轉(zhuǎn)過程中發(fā)生徑向的晃動(dòng)；上端軸承109和下端軸承110均為滾珠軸承。優(yōu)選地，滾動(dòng)軸承為深溝球軸承。深溝球軸承具有摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和制造成本低的特點(diǎn)，這樣可以降低多角度位置指示傳感器的制造成本。

參見圖3所示，本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)軸103上還套設(shè)有套筒111，套筒111位于上端軸承109和旋變器轉(zhuǎn)子104之間，套筒111固定在中軸承端蓋上。通過設(shè)置套筒111可以進(jìn)一步減小轉(zhuǎn)軸103的徑向晃動(dòng)。

參見圖1所示，本實(shí)施例中，多角度位置指示傳感器還包括插座112，插座112安裝在中間殼體102上，且插座112與電路板108電連接。通過插座112實(shí)現(xiàn)通電和串口通信。優(yōu)選地，插座112為圓形連接器，這樣實(shí)現(xiàn)了電氣接口的標(biāo)準(zhǔn)化、保證了電氣連接的可靠性以及更好的提高了多角度位置指示傳感器整體的封裝性。

本實(shí)施例中，指示面板107上設(shè)置有操作按鍵和到位指示燈，操作按鍵和到位指示燈分別與電路板電連接。具體的操作按鍵為兩個(gè)，一個(gè)為SC鍵，一個(gè)為Ctrl鍵，通過這兩個(gè)操作按鍵的組合，實(shí)現(xiàn)用戶手動(dòng)設(shè)置角度位置的功能，到位指示燈則在轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)到用戶設(shè)定的角度位置時(shí)點(diǎn)亮。也就是說，通過SC鍵與Ctrl按鍵的操作并結(jié)合到位指示燈的指示，用戶可實(shí)現(xiàn)刪除己有的待指示的角度位置、增加新的待指示的角度位置等功能，本實(shí)施例中提供的多角度位置指示傳感器可以設(shè)置15個(gè)待指示的角度位置。

具體而言，SC鍵、Ctrl鍵和到位指示燈的操作方式為：在到位指示燈滅的情況下，單獨(dú)按一下SC鍵，多角度位置指示傳感器將把當(dāng)前轉(zhuǎn)軸的角度位置記錄為新的待指示的角度位置，到位指示燈亮則表示記錄成功；在到位指示燈亮的情況下，單獨(dú)按一下SC鍵，系統(tǒng)將把當(dāng)前待指示的角度位置刪除，指示燈滅則表示刪除成功。若在按下SC鍵之前，先按住Ctrl鍵不放，然后再按一下SC鍵，同時(shí)保持按住Ctrl鍵2秒以上，多角度位置指示傳感器將一次性將所有記錄的待指示的角度位置數(shù)據(jù)刪除，到位指示燈連續(xù)閃爍3次表示這一操作成功，通過這種操作方式可完全避免重復(fù)角度位置的出現(xiàn)。

本實(shí)施例中，電路板上集成有微控制器和旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器。需要說明的是，本實(shí)施例中，電路板上還可以集成有無線發(fā)射接收器，這樣用戶可以通過無線終端來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)設(shè)置角度位置的功能。

具體而言，微控制器的型號(hào)為Atmega16，旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為AD2S1200；旋轉(zhuǎn)變壓器的型號(hào)為日本多摩川精機(jī)公司的TS2620N21E11。微控制器用于將旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器解碼的位置信號(hào)與預(yù)先存儲(chǔ)的角度位置進(jìn)行比較，完成用戶邏輯的全部功能。待指示的角度位置信息要求在多角度位置指示傳感器掉電后不丟失，同時(shí)為了盡量減少元件數(shù)量，帶有片內(nèi)集成的掉電非易失性存儲(chǔ)器EEPROM的微控制器成為優(yōu)先選擇項(xiàng)。ATmegal6微控制器是Atmel公司的一款廣泛應(yīng)用的基于精簡(jiǎn)指令集架構(gòu)的微控制器，最高16MHz的主頻可滿足大部分中低端場(chǎng)合的應(yīng)用，片內(nèi)集成512字節(jié)的EEPROM非常適合角位置指示傳感器開發(fā)的應(yīng)用需求，兼顧工作電壓與外設(shè)資源等因素的考慮，因此，本實(shí)施例中選用ATmegal6微控制器作為角度位置指示傳感器的微控制器。AD2S1200旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器是一款12位分辨率的完整單片旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器，集成片上可編程正弦波振蕩器，為旋變器提供正弦波激勵(lì)。它的部分基本參數(shù)如下：

單電源+5V供電，最大跟蹤速率為1000rpm，精度＝±11’；

絕對(duì)位置與速度輸出；

工作溫度為-40℃～125℃；

正余弦輸入端電壓的峰峰值為3.6V，頻率10～20kHz；

正弦激勵(lì)電壓的峰峰值為3.6V，可選頻率：10kHz、12kHz、15kHz或20kHz。

需要說明的是，本實(shí)施例中，微控制器、旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器和旋轉(zhuǎn)變壓器不僅局限于以上型號(hào)，也可以根據(jù)實(shí)際情況選用其它的型號(hào)，以滿足上述要求，對(duì)于其他的型號(hào)本實(shí)施例不再一一具體贅述。

參見圖4所示，本實(shí)施例中，多角度位置指示傳感器的工作原理為：電路板108提供旋變器轉(zhuǎn)子104上的初級(jí)繞組上的正弦激勵(lì)電壓并采集旋變器定子105上的兩個(gè)次級(jí)繞組上的感應(yīng)電壓，由電路板108上的微控制器、旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器完成計(jì)算和輸出到位指示，具體而言，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸103，固定連接在轉(zhuǎn)軸103上的旋變器轉(zhuǎn)子104跟著一起旋轉(zhuǎn)，在旋變器轉(zhuǎn)子104上的初級(jí)繞組的R1-R2兩端輸入一個(gè)正弦激勵(lì)電壓：U_R1-R2＝E·sin(ωt) (a)

則當(dāng)旋變器轉(zhuǎn)子104的轉(zhuǎn)角為θ時(shí)，該正弦激勵(lì)電壓在兩個(gè)次級(jí)繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓分別為：

其中E為正弦激勵(lì)信號(hào)的幅值，ω為正弦激勵(lì)信號(hào)的頻率，K為旋轉(zhuǎn)變壓器的變壓比，對(duì)公式(b)進(jìn)行解算，即可獲得旋變器轉(zhuǎn)子104的轉(zhuǎn)角θ。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的多角度位置指示傳感器，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)具有可360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)，絕對(duì)式角度位置檢測(cè)的特性；

(2)允許用戶手動(dòng)設(shè)定多個(gè)角度位置；

(3)到位指示信號(hào)為開關(guān)量信號(hào)，高電平有效，信號(hào)幅值為12V，且有到位指示燈點(diǎn)亮；

(4)適用于具有明顯震動(dòng)、沖擊、潮濕、灰塵等惡劣場(chǎng)合，不受溫度影響，工作溫度范圍寬。

(5)體積小巧、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用，具有高可靠性，除高精度的應(yīng)用場(chǎng)合外，還廣泛應(yīng)用于軍事、航空、航天、航海等領(lǐng)域。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。