[实用新型]一种微马达的角度测量装置

说明书

本实用新型公开一种微马达的角度测量装置，所述角度测量装置包括：若干个上电极和若干个下电极；多个所述上电极设置在微马达的上底座，多个所述上电极处于一个以定子为中心的圆环上，所述定子设置在所述上底座上；所述下电极设置在微马达的转子底板上，多个所述下电极处于一个以转子为中心的圆环上，所述上电极与所述下电极形成多个电容结构。本实用新型采用电容方式来对微马达的状态进行检测，用来提高装置的抗干扰能力和检测精度。

技术领域

本实用新型涉及角度测量装置领域，特别是涉及一种微马达的角度测量装置。

背景技术

微马达也叫微型马达或微型电机，是体积、容量较小，输出功率一般在数百瓦以下的电机和用途、性能及环境条件要求特殊的电机。常用于控制系统中，实现机电信号或能量的检测、解算、放大、执行或转换等功能，或用于传动机械负载，也可作为设备的交、直流电源。

目前，微型马达主要有一下几方面的应用：微型机器人，微型低功耗驱动器和微型医学检测器件。其中微型机器人是利用微马达尺寸小、工作电压低、控制精度高的特点，可用于移动式平台、微机械装配、维修，纳米定位等。在机器人平台中可用作方向控制部件，集成于摄像头或方向传感器中。对于微型低功耗驱动器，该方向主要是用于驱动可旋转平台，并进行多功能应用，如光学信息传感等。同时，微马达的高精度控制和连续性转动能力可以为陀螺仪提供驱动。不仅可应用于定位、导航和计数计数中，还可以实现陀螺仪的自标定。利用MEMS技术进行微型化马达的研究和制作，以达到以上应用目的，是目前国外在该领域研究的重点。此外，低功耗驱动也是该器件的一大特点，能实现微系统控制与集成电路集成。另外一方面应用是微型医学检测器件，该应用主要也是利用了可旋转平台，实现微型工具操作、静脉超声成像等。尤其在静脉超声成像发展中，可旋转平台取代了传统的相控阵列。因为微型超声马达的引入，解决了可旋转平台存在的扭杆较粗、较长带来的晃动厉害，不易控制的问题。

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)压电执行器(压电执行器利用压电材料的压电效应实现换能作用，将输入电信号转化为机械能输出，是MEMS领域常用的执行器之一)具有体积小、质量轻、易于与基体结构集成、价格低廉，而且由材料的固态结晶效应产生位移，位移分辨率高，输出力大，承受载荷大，响应速度快，瞬时加速度大等优势，受到了广泛关注，是一种适用于微马达提供高分辨率定位、高动态运动特征等需求的MEMS执行器技术。

但是基于压电执行器的微马达受压电材料蠕变、非线性的影响其运动轨迹以及位移精度都相对较低，因此，需要对基于压电执行器的微马达实施反馈控制，从而使增加被执行结构获得与预期相符的运动。而实施反馈控制或者闭环控制最重要的一环就是对被执行结构的运动状态进行精确监测。

对于传统的或者尺寸较大的压电马达或者超声电机，具有很多进行状态监测的方式，包括机械式、光学式以及磁电式等。其中机械式传感器精度有限，且无电信号输出；光学传感器结构复杂，对环境要求高，成本昂贵，测量角度小；磁电式传感器结构紧凑，精度较高，测量输出一般为电信号，易被后级电路调制处理。磁电式传感器主要包括电位器式、电感式、霍尔式、磁敏电阻式、磁阻式、磁致伸缩式、磁栅式以及电容式等。目前行业中现有的传感器各有优势也有各自的缺点，如电位器式角度传感器结构简单、输出信号强，能适应振动等环境，但它是接触式测量，产品寿命和可靠性不佳，且精度一般也不高；又如光电编码器具有精度高、响应快的优点，但其结构相对复杂，很难集成到 MEMS系统中。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种微马达的角度测量装置，采用电容方式来对微马达的状态进行检测，用来提高装置的抗干扰能力和检测精度。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：