專利名稱：旋轉(zhuǎn)體多圈絕對角度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種角度測量裝置，尤其是一種用于檢測旋轉(zhuǎn)體多圈絕對角度測
量裝置。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的發(fā)展，很多情況下需要檢測旋轉(zhuǎn)體多圈絕對轉(zhuǎn)角度數(shù)。尤其是汽車領(lǐng)域，近年來隨著汽車電子的發(fā)展，車輛電子穩(wěn)定系統(tǒng)(VDC)，電子助力轉(zhuǎn)向(EPS)，彎道輔助照明系統(tǒng)(AFS)等的普及率越來越高，而這些系統(tǒng)都依賴方向盤轉(zhuǎn)動角度信號來工作，方向盤轉(zhuǎn)角信號即為多圈的絕對轉(zhuǎn)動角度。 對于轉(zhuǎn)動角度的測量，目前已經(jīng)有很多方法，工作原理也各不相同。按輸出信號類型，可以分為絕對、相對兩種角度測量方式。相對角度測量是指對信號的零點無記憶功能，不能得到當前旋轉(zhuǎn)體的絕對角度信息，需要額外的電控單元使用算法配合才能使用該角度信息。絕對角度測量則是在零點標定后直接輸出當前角度。 按原理的不同，有光電式、霍爾效應式、磁阻效應式、電阻分壓式等角度測量方式。[0005] 科世達公司公司的轉(zhuǎn)角測量采用光電測量原理，其測量精度為1.5° ，該方法的缺點是電池掉電以后需要重新校準，同時光電測量的一個很大的缺點是光孔失效難以控制。[0006] 德爾福公司的轉(zhuǎn)角測量采用霍爾式原理，其測量精度為0.7。…1.5。。該方法在電池掉電后也無法識別當前的角度狀態(tài)，故也需要在掉電后重新校準。 而本實用新型是結(jié)合巨磁阻芯片可以記憶當前小齒輪角度和齒輪組絕對角度測量兩部分內(nèi)容，可以根據(jù)記憶的小齒輪的當前角度及其關(guān)系推斷出大齒輪的當前絕對角度。

發(fā)明內(nèi)容為了克服上述各種轉(zhuǎn)角測量存在的不足，本實用新型提供了一種基于巨磁阻效應來檢測旋轉(zhuǎn)體多圈絕對角度測量裝置。 本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種旋轉(zhuǎn)體多圈絕對角度測量裝置，具有與旋轉(zhuǎn)體相連的主齒輪和與主齒輪嚙合的第一隨動齒輪和第二隨動齒輪；在第一隨動齒輪和第二隨動齒輪中內(nèi)嵌有產(chǎn)生磁場的磁鐵，在第一隨動齒輪和第二隨動齒輪的上方設置有用于探測磁場方向變化的巨磁阻芯片。所述第一隨動齒輪和第二隨動齒輪的齒數(shù)不同主齒輪與第一隨動齒輪的齒數(shù)比為3 5，與第二隨動齒輪的齒數(shù)比為2 3。所述巨磁阻芯片距離磁鐵距離不超過2mm。 基于此裝置設計的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器可以滿足汽車方向盤4圈角度測量范圍要求，輸出角度分辨率可以達到O. l度，滿足車輛電子穩(wěn)定系統(tǒng)(VDC)，電子助力轉(zhuǎn)向(EPS)，彎道輔助照明系統(tǒng)(AFS)等系統(tǒng)的使用要求。此裝置輸出的為絕對轉(zhuǎn)角，方向盤零點位置為機械記憶，傳感器掉電下次上電后仍可以記憶，無需輔助系統(tǒng)計算或存儲零點位置。[0011] 本實用新型借助基于巨磁阻效應(GMR)的角度探測芯片測量單圈角度。該芯片將四個巨磁電阻(GMR)構(gòu)成惠更斯電橋結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以減少外界環(huán)境對傳感器輸出穩(wěn)定性的影響，增加傳感器靈敏度。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。[0013]

圖1是本實用新型主齒輪與兩隨動齒輪嚙合俯視圖。[0014] 圖2是本實用新型立體圖。 圖3是主齒輪與隨動齒輪多圈轉(zhuǎn)角關(guān)系圖。其中橫軸代表主齒輪的旋轉(zhuǎn)角度，而縱軸代表隨動齒輪的實際旋轉(zhuǎn)角度。兩個直線代表了主動齒輪與兩個隨動齒輪之間的角度關(guān)系。 圖中1主齒輪，2旋轉(zhuǎn)體，3第一隨動齒輪，4第二隨動齒輪，5磁鐵，6巨磁阻效應心片。
具體實施方式如圖1、圖2所示的一種旋轉(zhuǎn)體多圈絕對角度測量裝置，具有與旋轉(zhuǎn)體2相連的主齒輪1和與主齒輪1嚙合的第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4 ;在第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4中內(nèi)嵌有產(chǎn)生磁場的磁鐵5，在第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4的上方設置有用于探測磁場方向變化的巨磁阻芯片6，巨磁阻芯片6距離磁鐵5距離不超過2mm。所述第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4的齒數(shù)不同主齒輪1與第一隨動齒輪3的齒數(shù)比為3 5，與第二隨動齒輪4的齒數(shù)比為2 3。 本實用新型中共使用了3個齒輪來完成多圈轉(zhuǎn)角測量，主齒輪1由旋轉(zhuǎn)體2(方向盤管柱)驅(qū)動或者與組合開關(guān)集成為一體由時鐘彈簧驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4與主齒輪1嚙合，隨主齒輪1轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4齒數(shù)不同，因而轉(zhuǎn)速不同。使得主齒輪1轉(zhuǎn)動1圈，第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4各轉(zhuǎn)動3或4圈(取決于傳動比)。 在第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4中各封塑一個磁鐵5，磁鐵5隨著第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，磁場方向的變化反映在巨磁阻效應芯片6上，其輸出角度值發(fā)生變化，變化范圍0 360度。此角度即是第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4轉(zhuǎn)動的角度。如果在主齒輪1測量范圍內(nèi)，第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4的角度排列組合從不重復，則可以實現(xiàn)齒輪1的多圈測量。 本實用新型可以實現(xiàn)主齒輪1在1440。轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的精確測量。在主齒輪l旋轉(zhuǎn)1440°范圍內(nèi)，按傳動比可以計算出第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4旋轉(zhuǎn)的度數(shù)，按此特性可繪制出圖3，橫軸為主齒輪1轉(zhuǎn)動多圈角度，縱軸為第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4轉(zhuǎn)動多圈角度。因該磁場檢測芯片只能探測0 360。單圈轉(zhuǎn)角，將第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4的角度按360°計算，可以得到主齒輪1轉(zhuǎn)動多圈角度，第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4按360。計算的轉(zhuǎn)動角度關(guān)系。在本實用新型描述得齒輪比范圍內(nèi)，角度輸出分辨率可高達0. 1° ，內(nèi)部小齒輪角度測量精度更高。 通過軟件將當前第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4得到的角度組合通過數(shù)學公式轉(zhuǎn)換就可以得出主齒輪1角度。將其設定為零點，即將此時主齒輪1的角度作為偏移量并存儲起來，下一時刻得到的角度減去此偏移量即可得到轉(zhuǎn)動的角度。即使系統(tǒng)掉電后，下次上電可以通過當前第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4的組合減去存儲的偏移量得到當前角度。這時系統(tǒng)輸出的即為絕對轉(zhuǎn)動角度。系統(tǒng)使用者可以在安裝結(jié)束后進行零點確認，在系統(tǒng)生命歷程中，無需進行再次零點確認，直至系統(tǒng)重新被安裝。 本實用新型具有很強的錯誤判斷能力，當來自第一隨動齒輪3和第二隨動齒輪4的角度組合不在對應曲線允許的范圍之內(nèi)時，可以得知系統(tǒng)內(nèi)部存在錯誤，因此該測量方法具有糾錯能力。
權(quán)利要求一種旋轉(zhuǎn)體多圈絕對角度測量裝置，其特征是具有與旋轉(zhuǎn)體(2)相連的主齒輪(1)和與主齒輪(1)嚙合的第一隨動齒輪(3)和第二隨動齒輪(4)；在第一隨動齒輪(3)和第二隨動齒輪(4)中內(nèi)嵌有產(chǎn)生磁場的磁鐵(5)，在第一隨動齒輪(3)和第二隨動齒輪(4)的上方設置有用于探測磁場方向變化的巨磁阻芯片(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)體多圈絕對角度測量裝置，其特征是所述第一隨動齒輪(3)和第二隨動齒輪(4)的齒數(shù)不同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)體多圈絕對角度測量裝置，其特征是所述主齒輪(1)與第一隨動齒輪(3)的齒數(shù)比為3 5，與第二隨動齒輪(4)的齒數(shù)比為2 3。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)體多圈絕對角度測量裝置，其特征是所述巨磁阻芯片(6)距離磁鐵(5)距離不超過2mm。
專利摘要本實用新型涉及一種角度測量裝置，尤其是一種用于檢測旋轉(zhuǎn)體多圈絕對角度測量裝置。具有與旋轉(zhuǎn)體相連的主齒輪和與主齒輪嚙合的第一隨動齒輪和第二隨動齒輪；在第一隨動齒輪和第二隨動齒輪中內(nèi)嵌有產(chǎn)生磁場的磁鐵，在第一隨動齒輪和第二隨動齒輪的上方設置有用于探測磁場方向變化的巨磁阻芯片。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，測量方便快捷，并且具有較強的糾錯能力。
文檔編號G01D5/16GK201522288SQ200920236100
公開日2010年7月7日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者張永生 申請人:張永生