[实用新型]多路绝对式轴角传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多路绝对式轴角传感器，具体为利用同一个光电轴角传感器的机械结构，实现多路电气独立的轴角信号采集，属传感器行业光电传感器技术领域。

背景技术

轴角传感器是控制系统中常用的传感器设备。实际应用中，经常需要解决控制系统中多个子系统（如显示子系统、控制子系统、报警子系统等）或多个不同控制系统需要同一个轴角信号的问题，即同轴多路轴角信号采集问题。针对该问题，一种解决方法是所有子系统共用一个轴角传感器输出的角度信号，该方法的优点是系统结构简单、调试方便、成本低，缺点是系统的可靠性较低，因为当轴角传感器出现故障时会导致所有系统不能正常工作；另一种解决方法是采用多个轴角传感器独立完成各系统的轴角信号采集，该方法的优点是系统的可靠性高，其缺点是系统结构复杂，调试难度大、成本高。

船舶自动操舵仪控制系统中的舵叶角度信号的采集是一个典型的同轴多路轴角信号采集问题。船舶自动操舵仪控制系统中的多个子系统（控制、显示、报警等）均需要舵叶角度信号，舵叶角度信号采集由安装舵角传感器的舵角反馈机构完成，为保证船舶自动操舵仪的可靠性，操舵仪中要求具备两套完全独立的控制系统和一套独立的舵角复示系统，因此舵角反馈机构中通常安装有两个相互独立的舵角传感器和一个独立的舵角复示传感器。根据《国家标准》（GJB5743-94）要求，这三个舵角传感器在电气上必须完全独立，其公共部分只能是机械传动机构。目前常见的舵角传感器及信号反馈输出机构，主要采用自整角机、旋转变压器、电位器和绝对式光电编码器作为角度传感器。

采用自整角机或旋转变压器作为角度传感器的主要缺点是实现多路舵角信号测量时需多个电机，因此机械结构复杂，并且将其输出的信号转换为舵角数字量时需采用专用的模数转换模块，如中国发明专利《高精度CMOS集成电路自整角机/旋转变压器-数字转换技术》（申请号：200810023441.8 申请日：2008-04-14）所采用的方案，其不足之处主要是成本高。

采用电位器作为角度传感器的主要缺点同样是实现多路舵角信号测量时需多个电位器，因此机械结构复杂且成本较高，并且电位器存在机械磨损，长期使用后，其电气特性会出现较大变化，进而影响角度测量的线性度、灵敏度和准确性。

光电编码器是目前采用较多的一种非接触式角度测量方法，其优点是使用寿命长，抗干扰能力强，可靠性高。其主要缺点为：

（1）               已有的绝对式光电编码器通常只能完成单路轴角信号采集，如中国发明专利《一种绝对式光电轴角编码器精码信号幅值自动调整方法 》（申请号：200910218058.2 申请日：2009-12-22）、《绝对式轴角编码器设计方法及编码器》（申请号：90107279.6 申请日：1990-08-25）及实用新型专利《密窄码道绝对式轴角光电编码器》（申请号：200420025915.X 申请日：2004-04-01）、  《模块化高位单圈绝对式光电编码器》（申请号：200520140334.5 申请日：2005-12-21），因此采用常见绝对式光电编码器作为船舶舵角传感器，需要多个光电编码器，机械结构复杂且成本高。

（2）               另一方面，常见的光电编码器通常采用光学玻璃制作码盘，如实用新型专利《密窄码道绝对式轴角光电编码器》所公开的码盘等，玻璃码盘的不足之处是抗震性能差。

针对船舶自动操舵仪控制系统中涉及的同轴多路轴角信号采集，给出一种利用一个轴角传感器实现多路电气独立的轴角信号采集装置，既符合《国家标准》要求，又可显著的降低轴角传感器设备成本和机械结构的复杂程度，而且提高了系统的可靠性，无疑是非常必要的。

发明内容

本实用新型的目的是针对背景技术所述不足，提供一种多路绝对式轴角传感器，利用一个机械式光栅码盘实现多路电气独立的轴角信号采集，提供多路电气独立的绝对式角度信号，并能够实现各轴角信号采集通道输出的角度值相同，具有制造成本低、机械结构和装调工艺简单、可靠性高等特点。