[发明专利]一种感应式绝对角度传感器

说明书

本发明是一种感应式绝对角度传感器，涉及角度位置测量领域。该传感器主要由定子部分和转子部分组成；定子部分包括定子壳体、定子线圈板和解算板；定子线圈板包含激励信号发射线圈、粗通道信号接收线圈和精通道信号接收线圈；转子部分包括转子壳体、转子线圈板；转子线圈板包含激励信号接收线圈、粗通道信号发射线圈和精通道信号发射线圈；传感器通过激励信号发射线圈与激励信号接收线圈之间的谐振耦合传输激励信号，并根据粗、精通道信号发射线圈与粗、精通道信号接收线圈之间耦合的不同磁通量来实现绝对位置的测量。本发明传感器采用谐振技术传输激励信号，体积更小。传感器的粗精通道可以重叠，在相同外径时可实现更大的安装孔径。

技术领域

本发明涉及角度位置测量领域，具体涉及到一种感应式绝对角度传感器。

背景技术

角度传感器主要用于检测机械运动中的角度、位置，将角位移转换成电信号，目前常用的角度传感器有光电编码器、旋转变压器、磁编码器、感应同步器等。其中基于感应式原理的旋转变压器及感应同步器由于既具有测量精度高、抗干扰能力强的特点，又能适应强冲击振动、湿热、盐雾等恶劣环境，因此广泛应用于军事领域及恶劣工矿领域。但由于传统旋转变压器采用绕线与磁芯结构、感应同步器采用金属基板，并且两种传感器激励信号的传输都需要环形变压器，因此两种传感器都存在体积大、重量大的缺陷，难以满足用户对轻量化、小型化的要求。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对传统感应式角度传感器的不足，提出一种设计合理、通过谐振耦合传输激励信号的感应式绝对角度传感器。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种感应式角度传感器，其特点是：该传感器主要由定子部分和转子部分组成；

定子部分包括定子壳体、定子线圈板、解算板；定子线圈板包含激励信号发射线圈、粗通道信号接收线圈和精通道信号接收线圈；

转子部分包括转子壳体、转子线圈板；转子线圈板包含激励信号接收线圈、粗通道信号发射线圈和精通道信号发射线圈；

传感器通过激励信号发射线圈与激励信号接收线圈之间的谐振耦合传输激励信号，并根据粗、精通道信号发射线圈与粗、精通道信号接收线圈之间耦合的不同磁通量来实现绝对位置的测量。

本发明所述的感应式绝对角度传感器，其进一步优选的技术方案是：传感器的定子线圈板和转子线圈板都是基于PCB设计，其中定子线圈板包括一组激励信号发射线圈、两组n周期的粗通道信号接收线圈、两组m周期的精通道信号接收线圈、定子谐振电容；传感器的转子线圈板包括一组激励信号接收线圈、一组n周期的粗通道信号发射线圈、一组m周期的精通道信号发射线圈、转子谐振电容；m 大于n，且m与n互为质数。

本发明所述的感应式绝对角度传感器，其进一步优选的技术方案是：定子线圈板和转子线圈板安装时保持同心；激励信号发射线圈与激励信号接收线圈同心，且保证内外径相等；粗通道信号发射线圈与粗通道信号接收线圈同心，且保证内外径相等；精通道信号发射线圈与精通道信号接收线圈同心，且保证内外径相等。

本发明所述的感应式绝对角度传感器，其进一步优选的技术方案是：所述的激励信号发射线圈与定子谐振电容组成谐振电路，谐振频率为f1；激励信号接收线圈与转子谐振电容组成谐振电路，谐振频率为f2；当f₁＝f₂时，定子谐振电路与转子谐振电路产生全谐振，此时耦合效率最高。

传感器的解算板包括电源电路、激励信号产生电路、输出信号调理电路、输出信号检波电路、输出信号解算电路和数字接口电路。解算板的激励信号产生电路发出高频激励信号，信号波形可以为正弦波、方波或者三角波，其中以高频的方波最容易获得。激励信号经过定子部分的谐振电路转换为同频的正弦波，而转子部分的谐振电路通过互感耦合将正弦波感应过来。