[发明专利]双向全角度微机测量装置和方法

说明书

本发明涉及一种方向盘双向转动任意角度控制转角或位移的微机测量装置和方法，特别是对机动车方向盘控制车轮转向角度的微机测量装置和方法。

汽车的方向角度是汽车在行驶中的一个重要动态数据。但是由于方向盘的转角属于双向多圈数的复合角度，因此若采用传统的角度检测仪，将遇到二大难题：首先，传统的角度传感器是根据采样机械模拟量或转角产生材料弹性变形及机械模拟原始定量为工作原理的，它们适用于测量小角度，若是用于双向大角度的测量，则因机械模拟采样量要受到材料的弹性系数和疲劳系数限制，旋转角度越大，机械变形系数累计误差也越大，就难以胜任。其次，传统的角度传感器结构复杂，制造成本高，在机动车上安装的条件苛刻，所以，目前即使豪华型轿车也不给予角度的检测与显示。

本发明的目的是要提供一种方向盘双向转动任意圈数控制转向的任意角度测量装置和方法。该发明能够精密、快速地采集保存显示角度数据，以及作各种相关的微机控制处理。

本发明是这样实现的：其核心内容由全角度传感器和微机系统计算程序二部分构成。在方向盘操纵杆上抱箍安装全角度传感器的内圆环，在方向盘操纵杆外紧邻安装全角度传感器的外圆套。随方向盘转动的内圆环(绕轴转动体)在360°范围内均匀分布M个磁钢，固定不动的外圆套上在360°/M范围内均匀分布N个吸合开关。磁钢与吸合开关的排列与布置可以相互置换。当方向盘转动时，微机程序根据空间分布的各个开关被磁钢吸合过程判断出旋转的方向和计算出旋转的角度。

角度分辨率的计算式为：

每当方向盘转动360°/(M×N)时，

工作轮转动(Lb/La)×[360°/(M×N)]。

其中La为方向盘单向转动的最大角度，Lb为车轮单向转动的最大角度。由计算式可知：磁钢数M和开关数N越大，角度分辨率就越高。通过调整M和N的数值，就能得到满意的角度分辨率。而且La/Lb的角度比越大，调整就越快。

本发明的具体结构结合实施例及其附图说明如下：

图1是本发明提出的一种具体全角度传感器结构的示意图。

图2是本发明提出的一种具体全角度传感器角度的计算程序框图。

如图1所示，全角度传感器由磁性吸合开关[1]、[2]、[3]、[4]，磁钢[5]、[6]，内园环[8]和外园套[9]组成。[1]、[2]、[3]、[4]四个磁性吸合开关安装在外园套[9]内，外园套[9]安装在汽车方向盘固定座上，是不随方向盘转动的。磁钢[5]、[6]安装在内园套[8]上，内园套[8]固定紧套在方向盘操纵杆[7]上。操纵杆转动时带动磁钢[5]、[6]。安装时磁钢位置必须安装在磁性开关能够响应的位置上。当磁钢[5]、[6]随操纵杆[7]转动到磁性吸合开关能够响应的范围时吸合开关即吸合接通。当磁钢转到磁性吸合开关响应范围外时，磁性开关就断开。计算机是根据磁性吸合开关吸合接通次数与吸合开关[1]至[4]吸合的先后来计算转动的角度与判断左右转向的。计算转动的角度与判断左右转向的程序框图度由图2给出。

在图1中，M＝2、N＝4时，每当方向盘转动360°/(2×4)＝45°，控制车轮转向的角度分辨率为：(Lb/La)×45°。

以上结论同样适用方向盘控制位移的情况。例如，对蜗轮传动系统中的位移检测。此时每当方向盘转动360°/(M×N)时，

工作体位移(Lb/La)×[360°/(M×N)]。其中La为方向盘单向转动的最大角度，Lb为工作体单向位移的最大长度。

本发明不仅体现在有高的角度分辨率和与计算机处理接轨一方面，而且传感器的结构简单，安装方便可靠，安装后对机动车转向系统达到不破坏原体和不影响原形的理想效果。并且由于角度分辨率的调整与磁钢数、吸合开关数成比例的关系，使全角度传感器的兼容性很强，容易形成产品的标准系列化。