[发明专利]一种转轴角度及速度测量装置

说明书

本发明提供一种转轴角度及速度测量装置，用于提升现有转轴角度及速度测量装置的测量精度，其结构包括：永磁铁、集成有磁阻传感器的芯片和PCB电路板；PCB电路板的上端面设置有多块芯片；PCB电路板的下端面设置有多个沉孔；每个沉孔的轴线均分别经过一个芯片的形心；永磁铁通过沉孔与PCB电路板紧固连接；磁阻传感器设置有：第一电源连接端、接地端、第一信号输出端和第二信号输出端，第一信号输出端与第一电阻串联后与第二电源连接端电连接；第一信号输出端与第二电阻串联后接地；第二信号输出端与第三电阻串联后与第二电源连接端电连接；第二信号输出端与第四电阻串联后接地。本发明改进永磁铁和PCB电路板间的连接关系，致使检测灵敏度得到大幅提升。

技术领域

本发明涉及转轴运动参数测量设备技术领域，尤其涉及一种转轴角度及速度测量装置。

背景技术

旋转机构(机床、发动机等)角度、速度的测量对其后续的控制系统有关键作用。光电编码器本身具有精度高、非接触特点得到广泛应用，但由于光电编码器对恶劣环境适应性不强，因此近年来磁旋转编码器发展起来。如图1所示，现有技术中的磁旋转编码器一般由磁阻传感器(隧道磁阻、巨磁阻等原理，常用4-12个电阻组成的2～3个电桥封装成为集成电路芯片)、正/余弦信号插值、自校正驱动器组成。三个由磁敏电阻组成的电桥分别输出SIN+、SIN-、COS+、COS-、ZERO+、ZERO-6路信号给正/余弦信号插值、自校正驱动器，由其输出控制系统所需的ABZ信号或UVW信号。

如图2所示，现有技术中的转轴角度及速度测量装置通常采用在PCB电路板01的上端面设置集成有多个磁阻传感器的芯片02，并在PCB电路板01的下端面，每个所述芯片02的正下方设置一块永磁铁03,借助永磁铁03形成的固定磁场，利用集成有多个磁阻传感器的芯片02感应磁场被切割后产生的变化情况，对旋转机构(机床、发动机等)角度、速度实现测量。现有技术中基于上述结构的转轴角度及速度测量装置由于永磁铁的安装位置会存在细微的差异，致使装配完成后的集成有多个磁阻传感器的芯片的感应灵敏度参差不齐，部分产品甚至存在检测精度偏低的技术问题。

此外，由于磁旋转编码器中磁阻传感器的输出信号强度会随着输入旋转速度加快而减弱，当输入速度加快到一定值(如20000r/min)时，信号减弱到不能满足正/余弦信号插值、自校正驱动器(以下简称驱动器)输入信号强度要求。为了加大信号强度，采用提高磁阻传感器的供电电压的方法，当待测齿轮转动或静止时，会导致图1中各电桥的两路输出(例如正弦输出的正弦正(SIN+)和正弦负(SIN-))信号的偏移电压V1和V2的值超出驱动器允许的输入范围，导致整个系统无法输出正确的转速及角度信号，余弦(COS+和COS-)输出及零位输出(ZERO+和ZERO-)情况与此相似。

因此，提供一种转轴角度及速度测量装置，用于解决上述技术问题中的至少一种，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种转轴角度及速度测量装置，用于提升现有转轴角度及速度测量装置的测量精度。

为了实现上述目的，本发明提供一种转轴角度及速度测量装置，包括永磁铁、集成有磁阻传感器的芯片和PCB电路板；所述PCB电路板的上端面以电连接的方式设置有多块所述芯片；所述PCB电路板的下端面设置有多个外形与所述永磁铁相适配的沉孔；每个所述沉孔的轴线均分别经过一个所述芯片的形心；所述永磁铁通过所述沉孔与所述PCB电路板紧固连接；所述磁阻传感器设置有：第一电源连接端、接地端、第一信号输出端和第二信号输出端，其特征在于，所述第一信号输出端与第一电阻串联后与第二电源连接端电连接；所述第一信号输出端与第二电阻串联后接地；所述第二信号输出端与第三电阻串联后与第二电源连接端电连接；所述第二信号输出端与第四电阻串联后接地。

优选地，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻中的至少一个电阻为可调电阻。