專(zhuān)利名稱：角度量測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)動(dòng)角度量測(cè)裝置。
技術(shù)背景現(xiàn)有的以霍爾效應(yīng)傳感器量測(cè)磁通量用以判斷角度的裝置，無(wú)法判斷整個(gè)360度范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。為了量測(cè)整個(gè)360度或更大范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)角度， 一種創(chuàng)新的角度量測(cè)裝置是工業(yè)上所期盼的。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種角度量測(cè)裝置，它可以量測(cè)整個(gè) 360度或更大范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的角度量測(cè)裝置，至少包含 一環(huán)形部，包含數(shù)個(gè)磁鐵以平均且對(duì)稱的方式設(shè)置于其上，該環(huán)形部以一軸心轉(zhuǎn)動(dòng)；兩個(gè)以上用以量測(cè)所述磁鐵所造成的磁通量的霍爾效應(yīng)傳感器,位于 所述環(huán)形部的周?chē)灰约耙唤嵌扰凶x單元，根據(jù)所述霍爾效應(yīng)傳感器所量測(cè)的磁通量以決定所 述環(huán)形部轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。本發(fā)明的角度量測(cè)裝置還可以采用另一種技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，它至少包含一環(huán)形組件，包含數(shù)個(gè)第一磁鐵以平均且對(duì)稱的方式設(shè)置于其上，該
環(huán)形組件以一軸心轉(zhuǎn)動(dòng)；兩個(gè)以上用以量測(cè)所述第一磁鐵所造成的磁通量的第一霍爾效應(yīng)傳 感器，位于所述環(huán)形組件的周?chē)?；一連動(dòng)件，與所述環(huán)形組件連接，該連動(dòng)件包含一具有螺紋的輪軸；一可動(dòng)部，套接于所述輪軸且具有一第二磁鐵，當(dāng)所述環(huán)形組件轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，所述連動(dòng)件同時(shí)被驅(qū)動(dòng)而連動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述輪軸亦同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)而驅(qū)動(dòng)所述 可動(dòng)部沿該輪軸而移動(dòng)；一用以量測(cè)該第二磁鐵所造成的磁通量的第二霍爾效應(yīng)傳感器；以及一角度判讀單元，根據(jù)所述第一與第二霍爾效應(yīng)傳感器所量測(cè)的磁通 量以決定所述環(huán)形部轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。采用本發(fā)明的角度量測(cè)裝置,通過(guò)兩個(gè)以上霍爾效應(yīng)傳感器量測(cè)一具 有復(fù)數(shù)個(gè)磁鐵的環(huán)形齒輪在不同位置時(shí)的磁通量，就可以決定環(huán)形部轉(zhuǎn)動(dòng) 的角度，實(shí)現(xiàn)360度范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)角度量測(cè)。當(dāng)環(huán)形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度超過(guò)容 許角度時(shí)，再根據(jù)另一齒輪受環(huán)形齒輪驅(qū)動(dòng)的方向及角度，來(lái)決定環(huán)形齒 輪轉(zhuǎn)動(dòng)的方向以及角度，實(shí)現(xiàn)360度以上范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)角度量測(cè)。


下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明 圖1是本發(fā)明角度量測(cè)裝置實(shí)施例一的主視圖； 圖2是圖1所示角度量測(cè)裝置的角度判讀曲線；圖3是本發(fā)明角度量測(cè)裝置實(shí)施例二的主視圖；圖4是本發(fā)明角度量測(cè)裝置實(shí)施例二的側(cè)視圖(一)；圖5是本發(fā)明角度量測(cè)裝置實(shí)施例二的側(cè)視圖(二)；
圖6是圖3所示角度量測(cè)裝置的角度判讀曲線；圖7是圖2、 6所示角度判讀曲線的組合。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的角度量測(cè)裝置，采用兩個(gè)以上霍爾效應(yīng)傳感器量測(cè)一具有復(fù) 數(shù)個(gè)磁鐵的環(huán)形齒輪于不同位置時(shí)的磁通量。接著，角度判讀單元根據(jù)每 一霍爾效應(yīng)傳感器所測(cè)得的磁通量以決定環(huán)形部轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。當(dāng)環(huán)形齒輪 轉(zhuǎn)動(dòng)的角度超過(guò)容許角度時(shí)，角度判讀單元再根據(jù)另一齒輪受環(huán)形齒輪驅(qū) 動(dòng)的方向及角度，來(lái)決定環(huán)形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的方向以及角度。以下將通過(guò)實(shí)施 例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施細(xì)節(jié)。實(shí)施例一。參見(jiàn)圖1,角度量測(cè)裝置100包含環(huán)形部110以及兩個(gè)以 上霍爾效應(yīng)傳感器120a與120b。環(huán)形部110包含復(fù)數(shù)個(gè)磁鐵112。環(huán)形 部110以軸心102轉(zhuǎn)動(dòng)。磁鐵112的數(shù)量通常超過(guò)四個(gè)以上，磁鐵數(shù)量與 環(huán)形部110的尺寸有關(guān)。環(huán)形部110的尺寸越大，可能會(huì)需要越多的磁鐵 才能達(dá)到所需的量測(cè)準(zhǔn)確度。磁鐵112會(huì)被平均且對(duì)稱地設(shè)置于環(huán)形部 110上。磁鐵112包含N極朝上(S極朝下)的磁鐵112a與S極朝上(N 極朝下)的磁鐵112b。磁鐵112a與磁鐵112b相鄰交替設(shè)置于環(huán)形部110 上。兩個(gè)以上霍爾效應(yīng)傳感器120亦位于一環(huán)形部110的周?chē)?。?dāng)環(huán)形部 110轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)以上霍爾效應(yīng)傳感器120a與120b可量測(cè)位于環(huán)形部110 上的復(fù)數(shù)個(gè)磁鐵112所造成的磁通量。再參見(jiàn)圖2，其中的縱軸為磁通量的相對(duì)強(qiáng)度，橫軸為轉(zhuǎn)動(dòng)角度。粗 曲線為霍爾效應(yīng)傳感器120a所量取的磁通量相對(duì)強(qiáng)度。細(xì)曲線為霍爾效 應(yīng)傳感器120b所量取的磁通量相對(duì)強(qiáng)度。x為霍爾效應(yīng)傳感器120a與其
中一磁鐵112的夾角。根據(jù)圖中的粗曲線與細(xì)曲線，環(huán)形部110于90度 范圍內(nèi)(此角度范圍僅為示范說(shuō)明之用，其范圍大小會(huì)因?yàn)榇盆F數(shù)量與霍 爾效應(yīng)傳感器數(shù)量而不同)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的每個(gè)位置，兩個(gè)霍爾效應(yīng)傳感器120 所量得的數(shù)值組合皆是唯一的。因此，根據(jù)不同數(shù)值組合，便可輕易的判 讀環(huán)形部110的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。然而，上述唯一的例外狀況是當(dāng)y夾角(兩個(gè) 霍爾效應(yīng)傳感器120a/120b與軸心102所構(gòu)成的聯(lián)機(jī)之間的夾角)與z 夾角(相鄰兩磁鐵112與軸心102所構(gòu)成的聯(lián)機(jī)之間的夾角)相等時(shí)，兩個(gè) 霍爾效應(yīng)傳感器120所量得的數(shù)值組合會(huì)有重復(fù)的情形。所述磁鐵中相鄰兩磁鐵112與所述軸心102所構(gòu)成的聯(lián)機(jī)之間的夾 角，不同于相鄰兩個(gè)霍爾效應(yīng)傳感器120a/120b與該軸心102所構(gòu)成的聯(lián) 機(jī)之間的夾角。實(shí)施例二。當(dāng)圖1所示的角度量測(cè)裝置中的環(huán)形部110轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)90 度范圍時(shí)，其霍爾效應(yīng)傳感器就無(wú)法辨識(shí)出環(huán)形部110正確的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。 參見(jiàn)圖3、 4所示，角度量測(cè)裝置200除了圖1的角度量測(cè)裝置100的設(shè) 計(jì)外，還增加了額外的組件(在實(shí)施例二中，可將實(shí)施例一中的磁鐵112 稱為第一磁鐵，將其霍爾效應(yīng)傳感器120稱為第一霍爾效應(yīng)傳感器)。角 度量測(cè)裝置200的環(huán)形組件(例如齒輪210)的外圍具有齒槽210a。另一 連動(dòng)件(例如齒輪220)以其齒槽220a與環(huán)形齒輪210的齒槽210a連接。 當(dāng)環(huán)形齒輪210轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪220就會(huì)被同步驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。齒輪220包含 一輪軸240。輪軸240具有螺紋240a。可動(dòng)部260套接于輪軸240上。可 動(dòng)部260以其螺紋260a與輪軸240的螺紋240a接合。 一磁力單元255 固定于可動(dòng)部260。結(jié)合圖5所示，因此，當(dāng)輪軸240轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁力單元255隨可動(dòng)部260就會(huì)沿方向280移動(dòng)。磁力單元255包含第二磁鐵270。 一第二霍爾效應(yīng)傳感器250，藉以測(cè)量位于磁力單元255內(nèi)第二磁鐵270 所造成的磁通量。磁力單元255亦可以包含兩個(gè)磁鐵，分別位于磁力單元 255的上下兩端。第二霍爾效應(yīng)傳感器250也可以調(diào)整其偵測(cè)磁通量的方 向。圖6表示第二霍爾效應(yīng)傳感器250測(cè)量第二磁鐵270的磁通量所取得 的曲線。由圖可知，圖中的曲線可用以判讀環(huán)形齒輪210轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)90度 的范圍，但此曲線能夠判讀的精準(zhǔn)度可能不太夠，所以一般只用于判讀環(huán) 形齒輪210所位于的大角度范圍(例如0 90度的范圍或1260 1350度 的范圍)。此曲線圖會(huì)因磁力單元255內(nèi)磁鐵的數(shù)量、位置與第二霍爾效 應(yīng)傳感器250的擺放方式、位置而不同。再參見(jiàn)圖7，當(dāng)圖2以及圖6的角度判讀曲線組合時(shí)，粗曲線、細(xì)曲 線以及虛線三者于每一角度時(shí)(由0度 2160度)的組合皆是唯一的。 因此，利用一角度判讀單元根據(jù)預(yù)先儲(chǔ)存的角度判讀數(shù)值表(例如圖7 所示的)，就能判讀環(huán)形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度。角度判讀單元可以是一種集成電 路或一種軟件程序，根據(jù)預(yù)先儲(chǔ)存的角度判讀數(shù)值表就能判讀環(huán)形齒輪轉(zhuǎn) 動(dòng)角度。由上述本發(fā)明較佳實(shí)施例可知，應(yīng)用本發(fā)明之角度量測(cè)裝置，利用兩 個(gè)以上霍爾效應(yīng)傳感器量測(cè)一具有復(fù)數(shù)個(gè)磁鐵的環(huán)形齒輪于不同位置時(shí) 的磁通量，就能判讀環(huán)形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。此外，配合另一齒輪受環(huán)形齒 輪驅(qū)動(dòng)的狀況，就能判讀環(huán)形齒輪大范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。雖然以上通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，然其并非用以限定
本發(fā)B月，本1^頁(yè)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各 種改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種角度量測(cè)裝置，其特征在于，至少包含一環(huán)形部，包含數(shù)個(gè)磁鐵以平均且對(duì)稱的方式設(shè)置于其上，該環(huán)形部以一軸心轉(zhuǎn)動(dòng)；兩個(gè)以上用以量測(cè)所述磁鐵所造成的磁通量的霍爾效應(yīng)傳感器，位于所述環(huán)形部的周?chē)?；以及一角度判讀單元，根據(jù)所述霍爾效應(yīng)傳感器所量測(cè)的磁通量以決定所述環(huán)形部轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。
2、 如權(quán)利要求1所述的角度量測(cè)裝置，其特征在于所述磁鐵中相 鄰兩磁鐵與所述軸心所構(gòu)成的聯(lián)機(jī)之間的夾角，不同于相鄰兩個(gè)霍爾效應(yīng) 傳感器與該軸心所構(gòu)成的聯(lián)機(jī)之間的夾角。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的角度量測(cè)裝置，其特征在于所述磁鐵 中相鄰兩磁鐵的極性方向相反。
4、 一種角度量測(cè)裝置，其特征在于，至少包含一環(huán)形組件，包含數(shù)個(gè)第一磁鐵以平均且對(duì)稱的方式設(shè)置于其上，該 環(huán)形組件以一軸心轉(zhuǎn)動(dòng)；兩個(gè)以上用以量測(cè)該些第一磁鐵所造成的磁通量的第一霍爾效應(yīng)傳 感器，位于所述環(huán)形組件的周?chē)灰贿B動(dòng)件，與所述環(huán)形組件連接，該連動(dòng)件包含一具有螺紋的輪軸；一可動(dòng)部，套接于所述輪軸且具有一第二磁鐵，當(dāng)所述環(huán)形組件轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，所述連動(dòng)件同時(shí)被驅(qū)動(dòng)而連動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述輪軸亦同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)而驅(qū)動(dòng)所述 可動(dòng)部沿該輪軸而移動(dòng)； 一用以量測(cè)該第二磁鐵所造成的磁通量的第二霍爾效應(yīng)傳感器；以及 一角度判讀單元，根據(jù)所述第一與第二霍爾效應(yīng)傳感器所量測(cè)的磁通 量以決定所述環(huán)形部轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。
5、 如權(quán)利要求4所述的角度量測(cè)裝置，其特征在于所述第一磁鐵 中相鄰兩第一磁鐵與所述軸心所構(gòu)成的聯(lián)機(jī)之間的夾角，不同于所述兩個(gè) 相鄰第一霍爾效應(yīng)傳感器與該軸心所構(gòu)成的聯(lián)機(jī)之間的夾角。
6、 如權(quán)利要求4或5所述的角度量測(cè)裝置，其特征在于所述第一 磁鐵中相鄰兩第一磁鐵的極性方向相反。
7、 如權(quán)利要求4所述的角度量測(cè)裝置，其特征在于所述連動(dòng)件為 一齒輪。
8、 如權(quán)利要求4所述的角度量測(cè)裝置，其特征在于所述環(huán)形組件 為一齒輪。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種角度量測(cè)裝置，環(huán)形部包含數(shù)個(gè)磁鐵以平均且對(duì)稱的方式設(shè)置于其上。兩個(gè)以上霍爾效應(yīng)傳感器位于環(huán)形部的周?chē)?；該些霍爾效?yīng)傳感器用以量測(cè)該些磁鐵所造成的磁通量；角度判讀單元根據(jù)每一霍爾效應(yīng)傳感器所量得的磁通量藉以決定環(huán)形部轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。本發(fā)明可以量測(cè)整個(gè)360度或更大范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
文檔編號(hào)G01D5/12GK101398290SQ200710152000
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日
發(fā)明者杰克陳 申請(qǐng)人:杰克陳