[发明专利]一种具有测量多圈角度功能的复合式角度传感器

说明书

本发明涉及传感器技术领域，提供一种具有测量多圈角度功能的复合式角度传感器，包括：外壳，以及设置在外壳内的绝对式光电角度编码器、电位器和电路板；所述绝对式光电角度编码器包括：输入轴、光源、动光栅和定光栅；其中，所述输入轴设置在外壳的轴心，且固定有动光栅；所述光源设置在动光栅和定光栅上方；所述动光栅和定光栅分别刻有绝对式编码；所述电位器包括：定子和转子；所述转子通过弹性联轴器与输入轴连接；输入轴能带动动光栅和转子旋转；所述电路板上包括采样模块和微控制单元，所述采样模块分别与微控制单元、绝对式光电角度编码器、电位器电连接。本发明能够实现全量程圈数的准确测量，提高多圈角度的测量精度。

技术领域

本发明涉及角度传感器技术领域，尤其涉及一种具有测量多圈角度功能的复合式角度传感器。

背景技术

角度传感器是一种感知转轴旋转角度的传感器，可将机械的线位移或角位移量转换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件，它除了用于线位移和角位移的外，还广泛应用于测量压力、加速度、液位等物理量。

传统多圈角度传感器是采用磁电编码或光电编码测量角度配合齿轮传动结构测量圈数。内部装有电池用于断电后记忆当前角度信息。存在的缺陷有：电池寿命短不易更换、齿轮传动结构复杂精度要求高、体积较大。

发明内容

本发明主要解决传统多圈角度传感器电池寿命短不易更换、齿轮传动结构复杂精度要求高、体积较大等技术问题，提出一种具有测量多圈角度功能的复合式角度传感器，被测角度信息由圈数加上当前圈角度组成，使用电位器结合绝对式光电角度编码器测量圈数信息，使用绝对式光电角度编码器测量当前圈角度信息。因此本发明具有绝对记忆功能，无需使用电池记录多圈角度信息。

本发明提供了一种具有测量多圈角度功能的复合式角度传感器，包括：外壳(11)，以及设置在外壳(11)内的绝对式光电角度编码器、电位器(6)和电路板(5)；

所述绝对式光电角度编码器包括：输入轴(1)、光源(2)、动光栅(3)和定光栅(4)；其中，所述输入轴(1)设置在外壳(11)的轴心，且固定有动光栅(3)；所述光源(2)设置在动光栅(3)和定光栅(4)上方；所述动光栅(3)和定光栅(4)分别刻有绝对式编码；

所述电位器(6)包括：定子(7)和转子(8)；所述转子(8)通过弹性联轴器(9)与输入轴(1)连接；输入轴(1)能带动动光栅(3)和转子(8)旋转；

所述电路板(5)上包括采样模块和微控制单元，所述采样模块分别与微控制单元、绝对式光电角度编码器、电位器(6)电连接；其中，采样模块，用于将接收的信号转换成数字量电压值；微控制单元，用于解算绝对式光电角度编码器和电位器的信号；

所述外壳(11)内固定设置光栅底座(10)，光栅底座(10)用于固定定光栅(4)、光源(2)、电路板(5)以及定子(7)。

优选的，所述采样模块包括红外光敏二极管、恒流源、采样电阻和A/D采集芯片。

优选的，所述电路板(5)连接有输出线缆(12)，所述输出线缆(12)从外壳(11)穿出。

优选的，所述光源(2)发出平行光。

对应地，本发明还提供一种根据具有测量多圈角度功能的复合式角度传感器的测量多圈角度方法，包括以下过程：

步骤1，获取当前圈角度；

步骤2，获取当前圈数，并利用以下方式进行圈数校正，得到实际圈数：

a)如果n′Vs-V_δ＜Vnow′＜n′Vs，360°-δ＜α°＜360°，则得出圈数n＝n′；

b)如果n′Vs-V_δ＜Vnow′＜n′Vs，0°＜α°＜δ，则得出圈数n＝n′+1；