[发明专利]计数脉冲角位移传感器及其工作方法

说明书

本发明公开了一种计数脉冲角位移传感器，包括转轴、集流环、集流臂、电枢和固定安装在转轴上的环形电阻码盘，电阻码盘表面的外边缘设有与电阻码盘同圆心的脉冲发生齿栅环，电阻码盘表面的内边缘设有与电阻码盘同圆心的中导环；在集流环上安装有单极电刷，单极电刷与电阻码盘表面的脉冲发生齿栅环接触；在集流臂上安装有U型组合电刷，U型组合电刷的开口两端分别接触电阻码盘表面的脉冲发生齿栅环和中导环；U型组合电刷和单极电刷在脉冲发生齿栅环上的接触点保持非整数倍齿距弧度的角度差。本发明结构简单、信号清晰、相位固定、不需要人为调整且使用寿命长，有效的解决了现有导电塑料脉冲计数传感器信号一致性和相位差的人为因素，完全可以取代现有的导电塑料脉冲计数传感器。

技术领域

本发明属于计数传感器技术领域，具体涉及一种用于工业自动化领域里的智能电动执行机构的计数脉冲角位移传感器。

背景技术

导电塑料脉冲计数传感器作为新型数字传感器，已经在工业自动化领域中的智能电动执行机构上得到初步应用，主要用于反馈执行机构的位置信息及转动方向，是智能电动执行机构重要的感知部件。

现有的导电塑料脉冲计数传感器采用的是双电阻码盘结构，通过各自码盘上电刷的滑动，产生两组相位差为90°的脉冲信号，来感知执行机构的位置和转动方向。为了保证两组脉冲信号的一致性，不仅要求两块码盘物理特性一致外，还要求其电学特性具有很高的一致性。此类现有导电塑料脉冲计数传感器的核心部件是两块采用导电塑料制成的电阻码盘，由于码盘的生产过程中因浆料比例、压制环境、批次等人为因素的影响，要得到完全一致的两块码盘难度较大。另外，现有的导电塑料脉冲计数传感器输出信号的相位是靠人为改变两组码盘上电刷的相对位置来调整的，这给传感器信号输出也带来了不确定性。

为解决上述问题，确有必要对现有的脉冲计数传感器进行创新设计，以克服现有传感器中的技术缺陷。

发明内容

针对上述产品中存在的缺陷，本发明提供一种避免因为电阻码盘的差别导致信号测试不准的单一码盘和组合电刷设计的计数脉冲角位移传感器。本发明还能够判断执行机构转动方向。本发明传感器的核心部件采用一块精密导电塑料电阻码盘，配置组合电刷，固定电刷相对码盘中齿栅的空间位置，解决了两块码盘一致性不佳和相位人工调节不确定性的问题。本发明还提供一种计数脉冲角位移传感器的工作方法。

本发明通过下述技术方案解决上述技术问题：

计数脉冲角位移传感器，包括壳体、端盖、转轴、集流环、集流臂、电枢、固定安装在壳体上的环形电阻码盘和固定安装在壳体内侧壁上的滑丝，其特征在于：

所述电阻码盘表面的外边缘设有与电阻码盘同圆心的脉冲发生齿栅环，脉冲发生齿栅环的轮齿和齿槽均匀分布；电阻码盘表面的内边缘设有与电阻码盘同圆心的中导环；

转轴的两端分别安装在壳体和端盖的中间，转轴的中部安装有集流环和集流臂；

集流环上串联安装有单极电刷和滑环，单极电刷与电阻码盘表面的脉冲发生齿栅环的轮齿接触，滑环和固定在壳体上的滑丝接触；

集流臂上安装有U型组合电刷，U型组合电刷的开口两端分别跨接于电阻码盘表面的脉冲发生齿栅环的轮齿和中导环上；

电枢通过三根导线分别连接滑丝和电阻码盘表面的脉冲发生齿栅环、中导环；

U型组合电刷和单极电刷在脉冲发生齿栅环上的接触点保持非整数倍齿距弧度的角度差。

为了获得更好的技术效果，所述U型组合电刷和单极电刷采用钯铱合金材料；脉冲发生齿栅环的轮齿和齿槽宽度相同；U型组合电刷和单极电刷在脉冲发生齿栅环上的接触点保持整数倍齿距弧度加1/4倍齿距弧度的角度差；转轴通过轴承和外壳及端盖活动连接；所述端盖上设有三个按120°均布的安装孔。

本发明还提供一种计数脉冲角位移传感器的工作方法，其步骤为：