專利名稱：角度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及角度傳感器，具體涉及無觸點(diǎn)光電式角度傳感器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的角度傳感器是電位器式傳感器，它是一種接觸式角度傳感器，由于電位器有觸點(diǎn)，故其耐磨性能差，經(jīng)常出現(xiàn)觸點(diǎn)接觸不良，因而故障率高、壽命短，此外，用于角度測量時調(diào)整繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是為了解決上述問題，其目的在于提供一種光電式無觸點(diǎn)角度傳感器。
本實(shí)用新型的角度傳感器，包含外殼；相對所述外殼固定安裝的至少一個光電變換器；垂直于所述光電變換器的受光面、相對外殼固定安裝的軸；一側(cè)面與所述光電變換器相對、繞所述軸轉(zhuǎn)動安裝的光柵片，與所述光電變換器相對著的該光柵片上設(shè)有沿轉(zhuǎn)動方向透光尺寸變化的通光部分，該光柵片下周邊配置有重錘；和在所述光柵片的另一側(cè)面外、隔著所述光柵與所述光電變換器相對并相對于所述外殼固定安裝的至少一個光發(fā)射器。
該角度傳感器還包含軸承，所述光柵片具有中心通孔，所述軸承的外軸套固定在所述中心通孔內(nèi)，所述軸的一端與所述軸承的內(nèi)軸套固定。
該角度傳感器還包含軸承，所述光柵片的中心部分與所述軸承的外軸套固定，所述軸的一端的端部固定在所述軸承的內(nèi)軸套中。
所述光電變換器是光電池。
所述光發(fā)射器是發(fā)光二極管。
所述軸的另一端固定在外殼上。
所述通光部分是其開度沿光柵片轉(zhuǎn)動方向線性增大或減小的透光縫。
所述透光縫分布在半圓上。
所述透光縫上下軸對稱分布在整個圓上。
所述光電池為與所述透光縫相對、其在光柵上的投影上下通過光柵中心線分布的2個光電池。
所述發(fā)光二極管為與所述光電池相對、其在光柵上的投影上下通過光柵中心線分布的2個發(fā)光二極管。
按照本實(shí)用新型的角度傳感器，具有調(diào)整方便、使用壽命長和抗腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。


圖1示出本實(shí)用新型一實(shí)施例角度傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2示出光柵、軸承和軸連接的另一變化例的結(jié)構(gòu)原理圖；圖3示出光柵一實(shí)施例結(jié)構(gòu)的正視圖；圖4示出光柵結(jié)構(gòu)另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)的正視圖。
實(shí)施本發(fā)明的較佳方式參見圖1，圖1示出本實(shí)用新型無觸點(diǎn)光電式角度傳感器一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖。在該實(shí)施例中，角度傳感器包含外殼1；相對外殼1固定安裝的兩光電變換器21，22，在該實(shí)施例中光電變換器雖然采用了光電池，但在其它實(shí)施例中也可采用如光電三極管或光敏電阻作為光電變換器21，22；軸3，它垂直于所述光電變換器21，22的受光面211和222、相對外殼1固定安裝，在該實(shí)施例中軸雖然固定安裝在外殼1兩側(cè)的壁中，但也可安裝在與外殼1固定結(jié)合的印刷板上(未圖示)；一側(cè)面41與光電變換器21，22相對、繞軸3轉(zhuǎn)動安裝的光柵片4，該光柵片4與光電變換器21，22相對著的轉(zhuǎn)動部分上設(shè)有沿光柵片4轉(zhuǎn)動方向透光尺寸變化的通光部分5(具體結(jié)構(gòu)參見圖3)，光柵片4的外周邊上配置有重錘7；和在光柵片4的另一側(cè)面42外、與光電變換器21，22相對并相對于外殼1固定安裝的兩個光發(fā)射器61，62，在本實(shí)施例中，光發(fā)射器61，62采用發(fā)光二極管，但也可采用其它光發(fā)射器，例如小燈泡61，62。
在上面實(shí)施例中，光電變換器21，22雖然安裝在外殼1一側(cè)內(nèi)壁上，但也可安裝在與外殼1或軸3固定結(jié)合的印刷板上(未圖示)。
在上面實(shí)施例中，光發(fā)射器61，62雖然安裝在外殼1的另一側(cè)內(nèi)壁上，但也可安裝在與外殼1或軸3固定結(jié)合的支架上(未圖示)。
光柵片4與軸3的轉(zhuǎn)動安裝最簡單的方式是，在光柵片4的中心開一直徑比軸3外徑稍大的通孔(未圖示)，將光柵片4通過該通孔穿入軸3，實(shí)現(xiàn)光柵片4繞軸3轉(zhuǎn)動安裝。另一方式(未圖示)是，用軸承以其外軸套與光柵片4中心通孔內(nèi)壁固定安裝，以內(nèi)軸套與穿越該內(nèi)軸套的軸3固定安裝，實(shí)現(xiàn)光柵片4繞軸3轉(zhuǎn)動安裝。再一方式參見圖2另一實(shí)施例，將軸承8的外軸套與光柵片4中心部分(但該中心部分可不開通孔)固定安裝，軸3的一端的端部固定安裝在軸承8的內(nèi)軸套內(nèi)，實(shí)現(xiàn)光柵片4繞軸3轉(zhuǎn)動安裝。
軸3的另一端伸出外殼3的外部，但該軸3也可不伸出外殼3而處在外殼3內(nèi)(未圖示)，此時在外殼與軸3另一端對應(yīng)的壁上需開一通口(未圖示)，以便被測量的外軸與軸3接合。
下面參見圖3，圖3示出光柵一實(shí)施例結(jié)構(gòu)的正視圖。圖3和圖1中，光柵片4與光電變換器21，22和光發(fā)射器61，62相對的轉(zhuǎn)動部分上設(shè)置的沿光柵片4轉(zhuǎn)動方向透光尺寸變化的通光部分是透光縫5，由圖3可見，透光縫5的開度沿光柵片轉(zhuǎn)動方向線性增大或減小，這里的開度定義為從透光縫5的一縫邊至另一縫邊的徑向距離。
在上面實(shí)施例中，分別采用兩個光電變換器21，22和兩個光發(fā)射器61，62，此時透光縫5如圖3所示，呈上下軸對稱分布在整個圓上，而兩個光電變換器21，22和兩個光發(fā)射器61，62分別從光柵4兩側(cè)41，42與透光縫5相對，且它們在光柵4兩側(cè)面上的垂直投影分別通過光柵4的中心線呈上下分布。采用兩對光電變換器和光發(fā)射器的好處在于能獲取兩光電變換器21，22的差分信號，提高了測試的靈敏度。當(dāng)然也可只設(shè)置一個光電變換器(如21)和對應(yīng)的一個光發(fā)射器(如161)進(jìn)行角度測量，此時透光縫5僅需上下軸對稱分布的一側(cè)透光縫即可，也即，透光縫5分布在半圓上。
上面實(shí)施例中，透光縫5雖然分布在半圓或整個圓上，但也可分布在半圓或整個圓的一部分上，此時測量的角度范圍較上面實(shí)施例的小。
光柵片4可以用不通光的材料制作，此時通光部分是開口，也可用透光材料制作，此時在通光部分外的地方涂敷不透光物質(zhì)。
參見圖4，圖4示出光柵結(jié)構(gòu)另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)的正視圖，在圖4中，采用兩組水平軸對稱上下分布的孔徑沿轉(zhuǎn)動方向線性增大或減小的多個圓孔來替代圖3實(shí)施例的透光縫5。另外也可采用兩組軸對稱上下分布的等孔徑的圓孔，此時，獲得的測量信號是一串等幅脈沖，脈沖的個數(shù)代表角度值，該方式具有極強(qiáng)的抗干擾能力，且信號線路的處理也更簡單。圖4中的圓孔也可使用矩形孔等其它形狀的孔或柵格去替代它。
該角度傳感器的工作原理如下，將外軸(被測量軸)與軸3固定結(jié)合，當(dāng)外軸轉(zhuǎn)動(即角偏移)時，帶動軸3轉(zhuǎn)動，相對外殼1和軸3不動的光電變換器21，22和光發(fā)射器61，62也隨之轉(zhuǎn)動相同的角度，而光柵片4在重錘7的重力下保持垂直位置不變，因而光電變換器21，22和光發(fā)射器61，62相對光柵片4轉(zhuǎn)過相同的角度，由于此時光電變換器21，22所接收到的光量隨透光縫5的開度而變，因而角度傳感器能感知角度的變化。
上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的角度傳感器進(jìn)行了詳細(xì)說明，根據(jù)上面的描述，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可作出種種變化和修改，因此，上面描述的許多細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本實(shí)用新型的限定，本實(shí)用新型將以所附權(quán)利要求書所界定的范圍作為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種角度傳感器，其特征在于，包含外殼；相對所述外殼固定安裝的至少一個光電變換器；垂直于所述光電變換器的受光面、相對外殼固定安裝的軸；一側(cè)面與所述光電變換器相對、繞所述軸轉(zhuǎn)動安裝的光柵片，與所述光電變換器相對著的該光柵片的轉(zhuǎn)動部分上設(shè)有沿光柵片轉(zhuǎn)動方向透光尺寸變化的通光部分，該光柵片外周邊配置有重錘；和在所述光柵片的另一側(cè)面外、隔著所述光柵與所述光電變換器相對并相對于所述外殼固定安裝的至少一個光發(fā)射器。
2.如權(quán)利要求1所述的角度傳感器，其特征在于，還包含軸承，所述光柵片具有中心通孔，所述軸承的外軸套固定在所述中心通孔內(nèi)，所述軸的一端穿過所述中心通孔與所述軸承的內(nèi)軸套固定。
3.如權(quán)利要求1所述的角度傳感器，其特征在于，還包含軸承，所述光柵片的中心部分與所述軸承的外軸套固定，所述軸的一端的端部固定在所述軸承的內(nèi)軸套中。
4.如權(quán)利要求1所述的角度傳感器，其特征在于，所述光電變換器是光電池。
5.如權(quán)利要求1所述的角度傳感器，其特征在于，所述光發(fā)射器是發(fā)光二極管。
6.如權(quán)利要求1所述的角度傳感器，其特征在于，所述軸的另一端伸出所述外殼的外部。
7.如權(quán)利要求1至6任一權(quán)利要求所述的角度傳感器，其特征在于，所述通光部分是其開度沿光柵片轉(zhuǎn)動方向線性增大或減小的透光縫。
8.如權(quán)利要求7所述的角度傳感器，其特征在于，所述透光縫分布在半圓上。
9.如權(quán)利要求7所述的角度傳感器，其特征在于，所述透光縫上下軸對稱分布在整個圓上。
10.如權(quán)利要求7所述的角度傳感器，其特征在于，所述光電池為與所述透光縫相對、其在光柵上的投影上下通過光柵中心線分布的2個光電池。
11.如權(quán)利要求7所述的角度傳感器，其特征在于，所述發(fā)光二極管為與所述光電池相對、其在光柵上的投影上下通過光柵中心線分布的2個發(fā)光二極管。
專利摘要一種角度傳感器，包含外殼；相對所述外殼固定安裝的至少一個光電變換器；垂直于所述光電變換器的受光面、相對外殼固定安裝的軸；一側(cè)面與所述光電變換器相對、繞所述軸轉(zhuǎn)動安裝的光柵片，與所述光電變換器相對著的該光柵片的轉(zhuǎn)動部分上設(shè)有沿光柵片轉(zhuǎn)動方向透光尺寸變化的通光部分，該光柵片外周邊配置有重錘；和在所述光柵片的另一側(cè)面外、隔著所述光柵與所述光電變換器相對并相對于所述外殼固定安裝的至少一個光發(fā)射器。該角度傳感器具有壽命長、抗腐蝕、精度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01B11/26GK2620245SQ0229565
公開日2004年6月9日 申請日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者蘇建平 申請人:上海海泰克系統(tǒng)工程有限公司