[实用新型]一种非接触式角度测量装置

说明书

技术领域：

    本实用新型涉及角度传感器技术领域，具体涉及一种非接触式角度测量装置。

背景技术：

现有传感器1：光电编码器。光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。常见的光电编码器由光栅盘、发光元件和光敏元件组成。由于光栅盘与主动轴同轴，主动轴旋转时，光栅盘与主动轴同速旋转。光栅实际上是一个刻有规则透光和不透光线条的圆盘，光敏元件接收的光通量随透光线条同步变化，光敏元件输出波形经整形后，变为脉冲信号，每转一个固定角度，输出一个脉冲。根据脉冲的变化，可以精确测量主动轴的转动方向及角度。该传感器的优点是：测量精度较高，价格也较为低廉。缺点是：要求光电编码器中心轴的中心线与被测量旋转轴的中心线必须严格重合，稍微偏差将导致传感器测量值错误且易损坏传感器。

现有传感器2：电阻式角度传感器。电阻式角度传感器工作原理类似于电位器。其中心轴也与主动轴同轴且同速旋转，主动轴旋转时，电阻式角度传感器的等效阻抗随之变化，当电阻式角度传感器两端接固定电压时，中心抽头可输出随主动轴转动而变化的电压信号，从而测量转动轴的转动角度。优点是价格低廉，缺点是传感器轴的中心线与被测量旋转轴的中心线必须重合，稍微偏差将导致传感器测量值错误且易损坏传感器。另外，这种类型传感器属于接触式传感器，寿命相对较短，其检测的角度变化范围也受到限制。

现有传感器3：一种封装后的霍尔角度传感器。霍尔角度传感器焊接在圆形的电路板上，该圆形电路板封装在一个圆筒外壳的一端。一个金属轴中部套上轴承，该金属轴一端粘有NS同面的圆形磁铁，然后将该轴承封装在圆筒外壳的另外一端，使得粘有圆形磁铁的一端封装在圆筒外壳内，且圆形磁铁正好悬空于霍尔角度传感器的正上方。虽然圆形磁铁和霍尔角度传感器没有直接接触，但是霍尔角度传感器、线路板、圆筒外壳、轴承、轴和圆形磁铁，总体上来说都是相连的，因此进行角度测量时，也需要将该轴与被测量旋转轴完全连接。因此如果粘有圆形磁铁的轴中心线与被测量轴中心线不重合，容易导致该测量装置损坏。另外，NS同面的圆形磁铁制作工艺复杂、成本较高，比较难购买到。

以上方案中，所有的角度测量装置与被测的主动轴都需要进行刚性连接或接近刚性连接的柔性连接，且要求测量装置的中心轴中心线与被测量主动轴中心线必须重合，否则易导致测量结果错误且损坏该传感器。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种非接触式角度测量装置，它结构简单、设计合理且操作方便，被测量旋转轴与传感器之间完全不接触，因此使用寿命很长，同时解决了如果传感器中心轴直线与被测量轴中心线不重合而导致的传感器损坏问题。由于采用条形磁铁、霍尔角度传感器和线路板组成，因此成本较低，且容易实现。

为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案：它包含霍尔角度传感器、线路板、第一条形磁铁和第二条形磁铁，霍尔角度传感器焊接在线路板的上表面中心处，第一条形磁铁的一侧设置有第二条形磁铁，且第一条形磁铁和第二条形磁铁粘贴在一起，同时第一条形磁铁和第二条形磁铁设置在霍尔角度传感器和线路板的正上方或正下方。

本实用新型工作原理：粘合后的第一条形磁铁的S极和第二条形磁铁的N极在同一个平面，用于测量某个旋转轴角度时，只需要将粘合在一起的第一条形磁铁和第二条形磁铁安装在被测量旋转轴的末端，将焊接有霍尔角度传感器的线路板悬空于这两块条形磁铁的正前方，就可以进行非接触式的角度测量。

本实用新型具有以下有益效果：

一、使用寿命长：粘合在一起的第一条形磁铁和第二条形磁铁安装在被测量旋转轴的末端，将焊接有霍尔角度传感器的线路板悬空于这两块条形磁铁的正前方，被测量旋转轴与霍尔角度传感器完全没有任何连接，因此使用寿命非常长。

二、不易损坏：由于磁铁与霍尔角度传感器之间不存在任何直接或间接的连接，因此即使在使用的过程中霍尔角度传感器的中心不在旋转轴的中心线上，也不会导致本实用新型的损坏。

三、成本低且易于实现：霍尔角度传感器、条形磁铁都很容易购买到，而线路板的制作也较为简单，因此本实用新型成本较低且易于实现。

对于一些使用频率非常高的部件（例如汽车驾驶模拟器中的方向盘旋转轴），因为成本限制等原因，使得加工后的旋转轴中心线在旋转时不在同一条直线上，即旋转轴在旋转的时候中心线会偏移，因此安装背景技术所介绍的角度测量装置，很容易导致测量数值错误，且损坏传感器。而如果使用本装置，轻微的偏移不影响测量角度输出，另外绝对不会损坏本装置。

附图说明：