專利名稱:基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器。
背景技術(shù):
現(xiàn)有的機(jī)械溫控儀輸出4mA-20mA電流的變化都是通過機(jī)械電位器旋轉(zhuǎn)改變電阻再通過信號轉(zhuǎn)換裝置,將信號輸入電子數(shù)顯儀進(jìn)行匹配。使用機(jī)械電位器就造成了機(jī)械溫控儀中機(jī)芯軸必須帶動機(jī)械電位器調(diào)節(jié)端運動,使得機(jī)械指針旋轉(zhuǎn)中具有一定的阻力,從而降低機(jī)械溫控儀的指示精度;機(jī)芯軸只能在一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn),機(jī)械電位器在這個范圍內(nèi)阻值較大,制作材料容易受環(huán)境溫度影響,所以使得輸出的電阻值精度不高,造成機(jī)械溫控儀與電子數(shù)顯儀之間同步性較差;而且機(jī)械溫控儀的機(jī)芯軸與機(jī)械電位器調(diào)節(jié)端連接同心度要求比較高,使得安裝工藝要求比較高,安裝麻煩。
實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,本實用新型的目的在于提供一種基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器的技術(shù)方案。所述的基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器,包括機(jī)械儀表指針、機(jī)械儀表刻度盤、機(jī)芯軸、安裝架、機(jī)械扇齒和機(jī)械儀表刻度盤支撐架,其特征在于所述的機(jī)芯軸一端穿過機(jī)械儀表刻度盤連接機(jī)械儀表指針,機(jī)芯軸另一端的末端設(shè)置有磁鋼安裝銅套, 磁鋼安裝銅套內(nèi)配合設(shè)置磁鋼;在磁鋼安裝銅套下方配合設(shè)置磁性角度編碼器灌封鋁盒, 磁性角度編碼器灌封鋁盒內(nèi)設(shè)置有磁鋼角度檢測電路、4-20mA電流輸出電路和電源電路, 磁鋼角度檢測電路內(nèi)的磁性角度編碼器設(shè)置在磁性角度編碼器灌封鋁盒的表面,磁性角度編碼器與磁鋼的間距設(shè)置為0. 8mm-l. 5mm。所述的基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器,其特征在于所述的磁鋼直徑為6mm,徑向沖磁。所述的基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器,其特征在于所述的4_20mA 電流輸出電路和電源電路通過導(dǎo)線與電子數(shù)顯儀相連。所述的基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器,其特征在于所述的電源電路為磁鋼角度檢測電路、4-20mA電流輸出電路供電。所述的基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器,其特征在于所述的磁鋼角度檢測電路采用AS5043芯片。所述的基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器,其特征在于所述的4_20mA 電流輸出電路采用XTRl 15UA芯片。本實用新型采用磁性角度編碼器與機(jī)芯軸非接觸的方式,減少了機(jī)芯軸旋轉(zhuǎn)的阻力,增加了機(jī)械溫控儀的指示精度;磁性角度編碼器在全溫范圍精度為士0.9度,這就大大提高了檢測精度,保證了機(jī)械溫控儀與電子數(shù)顯儀同步性溫度顯示;只需在機(jī)械溫控儀的機(jī)械機(jī)芯軸下安裝一銅套,銅套內(nèi)安裝一顆直徑為6mm、徑向沖磁的磁鋼即可,磁性角度編碼器安裝在磁鋼下0. 8mm-l. 5mm處,檢測磁鋼N-S極的旋轉(zhuǎn)角度;4mA-20mA電流的變化輸出采用專用芯片XTR115UA,提高了電子數(shù)顯儀顯示的穩(wěn)定性;本實用新型還具有安裝方便,調(diào)試簡單,性能穩(wěn)定等優(yōu)點。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本實用新型磁鋼角度檢測電路的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為本實用新型4_20mA電流輸出電路的結(jié)構(gòu)示意圖;圖4為本實用新型電源電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型做進(jìn)一步說明本實用新型利用磁性角度編碼器,檢測相應(yīng)磁鋼N-S極旋轉(zhuǎn)角度,通過芯片內(nèi)部解碼電路產(chǎn)生電壓變化,運用角度編碼器的電壓變化通過運放電路或者電壓轉(zhuǎn)電流芯片產(chǎn)生0-25mA的可變恒流源。本實用新型包括機(jī)械儀表指針1、機(jī)械儀表刻度盤2、機(jī)芯軸3、安裝架9、機(jī)械扇齒10和機(jī)械儀表刻度盤支撐架11,機(jī)芯軸3 —端穿過機(jī)械儀表刻度盤2連接機(jī)械儀表指針1,機(jī)芯軸3另一端的末端設(shè)置有磁鋼安裝銅套4,磁鋼安裝銅套4內(nèi)配合設(shè)置磁鋼,磁鋼直徑為6mm,徑向沖磁;在磁鋼安裝銅套4下方配合設(shè)置磁性角度編碼器灌封鋁盒6,磁性角度編碼器灌封鋁盒6內(nèi)設(shè)置有磁鋼角度檢測電路、4-20mA電流輸出電路和電源電路, 磁鋼角度檢測電路采用AS5043磁性角度編碼芯片,其自帶解碼功能,4-20mA電流輸出電路采用XTR115UA芯片,其內(nèi)部運算的放大倍數(shù)設(shè)置為100倍,電源電路為磁鋼角度檢測電路、 4-20mA電流輸出電路供電,4-20mA電流輸出電路和電源電路通過導(dǎo)線7與電子數(shù)顯儀8相連;磁鋼角度檢測電路內(nèi)的磁性角度編碼器5設(shè)置在磁性角度編碼器灌封鋁盒6的表面,磁性角度編碼器5與磁鋼的間距設(shè)置為0. 8mm-l. 5mm。各個部件的作用機(jī)械儀表指針1 指示刻度盤上的數(shù)據(jù);機(jī)械儀表刻度盤2 顯示機(jī)械刻度;機(jī)芯軸3 連接儀表指針及磁鋼安裝銅套,帶動指針及磁鋼旋轉(zhuǎn),同時保證指針及磁鋼在同一直線上,即保證同心度;磁鋼安裝銅套4 固定磁鋼用,并確保磁鋼與機(jī)芯軸處于同心圓中;磁性角度編碼器5 監(jiān)控磁鋼旋轉(zhuǎn),磁鋼旋轉(zhuǎn)即可改變磁性角度編碼器內(nèi)部數(shù)據(jù);磁性角度編碼器灌封鋁盒6 安裝本實用新型電路;導(dǎo)線7 :4-20mA電流或者0-5V電壓輸出引線及電源線;電子數(shù)顯儀8 電子顯示機(jī)械儀表盤上的數(shù)據(jù);安裝架9 確保機(jī)芯軸與機(jī)械儀表指針、磁鋼及磁性角度編碼器灌封鋁盒的同心度;機(jī)械扇齒10 帶動機(jī)械機(jī)芯軸旋轉(zhuǎn);機(jī)械儀表刻度盤支撐架11 安裝刻度盤用。[0030]工作時,外界動力設(shè)備推動機(jī)械扇齒10帶動機(jī)芯軸3運動,機(jī)芯軸3運動帶動機(jī)械儀表指針1及磁鋼同時運動,通過磁性角度編碼器5來感應(yīng)磁鋼N-S極旋轉(zhuǎn)的角度數(shù)據(jù), 進(jìn)行芯片內(nèi)部解碼,得到一個0-5V電壓,再經(jīng)4-20mA電流輸出電路得到一個0_25mA的可變恒流源,將4-20mA的電流輸入到電子數(shù)顯儀8中,即可得到機(jī)械溫控儀上機(jī)械儀表指針 1指示的數(shù)據(jù)。具體地,將直徑為6mm的徑向充磁的磁鋼裝夾在機(jī)芯軸上磁鋼安裝銅套內(nèi),由機(jī)芯軸的轉(zhuǎn)動來改變磁鋼N-S極的變化角度,通過磁鋼角度檢測電路來檢測N-S極的角度大磁鋼角度檢測電路主要功能是利用芯片AS5043磁性角度編碼器來感應(yīng)磁鋼N-S 極旋轉(zhuǎn)的角度;AS5043是一種非接觸式磁性角度編碼器,可精確測量高達(dá)360度的角度范圍,可提供一個數(shù)字式10位輸出以及一個可編程模擬輸出,輸出量與在芯片上方作旋轉(zhuǎn)運動的磁鋼的角度存在正比例關(guān)系;本實用新型中主要用到了模擬量0-5V的輸出,通過改變電位器RP的電阻值,改變磁性角度編碼器中的運放比例參數(shù),即可改變模擬量0-5V的輸出范圍或者改變同一角度下輸出電壓的大小,電壓通過0UT_AS端輸入到4-20mA電流輸出電路中;其中,通過發(fā)光二極管Dl還可觀察磁鋼與磁性角度編碼器之間安裝是否到位,磁鋼遠(yuǎn)離或者太靠近,發(fā)光二極管Dl都會點亮發(fā)光。4-20mA電流輸出電路中VIN為磁鋼角度檢測電路0UT_AS端輸出的電壓,經(jīng)過20K 電阻后,輸入到XTR115UA內(nèi)部運放的電流為0-250uA,再經(jīng)過XTR115UA內(nèi)部設(shè)定的比例運放關(guān)系,將輸入的0-250uA電流放大100倍,S卩Iout=100 X Iin,電路中,BU406為大功率三極管,主要用于降低XTR115UA的功率消耗,保護(hù)芯片安全及穩(wěn)定性。電源電路采用交直流轉(zhuǎn)換電路,Tl變壓器采用兩組變壓器,使得兩個直流電源保證不共地使用。交流220V經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換為9V及28V電壓,經(jīng)Dl和D2整流濾波后等到10. 8V 及33. 6V直流電。本實用新型中使用的直流電源需要的是5V及MV,因此電路中采用了 78 系列的三端穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓。本電源電路可采用市面上現(xiàn)有的開關(guān)電源進(jìn)行替代。電子數(shù)顯儀為市面上現(xiàn)有的,可通過4_20mA電流來顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)的電子顯示儀。本實用新型采用磁性角度編碼器與機(jī)芯軸非接觸的方式,減少了機(jī)芯軸旋轉(zhuǎn)的阻力,增加了機(jī)械溫控儀的指示精度;磁性角度編碼器在全溫范圍精度為士0.9度,這就大大提高了檢測精度,保證了機(jī)械溫控儀與電子數(shù)顯儀同步性溫度顯示;只需在機(jī)械溫控儀的機(jī)械機(jī)芯軸下安裝一銅套,銅套內(nèi)安裝一顆直徑為6mm、徑向沖磁的磁鋼即可,磁性角度編碼器安裝在磁鋼下0. 8mm-l. 5mm處,檢測磁鋼N-S極的旋轉(zhuǎn)角度;4mA-20mA電流的變化輸出采用專用芯片XTR115UA,提高了電子數(shù)顯儀顯示的穩(wěn)定性;本實用新型還具有安裝方便,調(diào)試簡單,性能穩(wěn)定等優(yōu)點。
權(quán)利要求1.基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器,包括機(jī)械儀表指針、機(jī)械儀表刻度盤、機(jī)芯軸、安裝架、機(jī)械扇齒和機(jī)械儀表刻度盤支撐架,其特征在于所述的機(jī)芯軸一端穿過機(jī)械儀表刻度盤連接機(jī)械儀表指針,機(jī)芯軸另一端的末端設(shè)置有磁鋼安裝銅套,磁鋼安裝銅套內(nèi)配合設(shè)置磁鋼;在磁鋼安裝銅套下方配合設(shè)置磁性角度編碼器灌封鋁盒,磁性角度編碼器灌封鋁盒內(nèi)設(shè)置有磁鋼角度檢測電路、4-20mA電流輸出電路和電源電路,磁鋼角度檢測電路內(nèi)的磁性角度編碼器設(shè)置在磁性角度編碼器灌封鋁盒的表面,磁性角度編碼器與磁鋼的間距設(shè)置為0. 8mm-l. 5mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器,其特征在于所述的磁鋼直徑為6mm,徑向沖磁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器,其特征在于所述的4-20mA電流輸出電路和電源電路通過導(dǎo)線與電子數(shù)顯儀相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器,其特征在于所述的電源電路為磁鋼角度檢測電路、4-20mA電流輸出電路供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器,其特征在于所述的磁鋼角度檢測電路采用AS5043芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器,其特征在于所述的4-20mA電流輸出電路采用XTRl 15UA芯片。
專利摘要本實用新型涉及一種基于磁性角度編碼器的4mA-20mA信號發(fā)生器。其特征在于所述的機(jī)芯軸一端穿過機(jī)械儀表刻度盤連接機(jī)械儀表指針,機(jī)芯軸另一端的末端設(shè)置有磁鋼安裝銅套,磁鋼安裝銅套內(nèi)配合設(shè)置磁鋼;在磁鋼安裝銅套下方配合設(shè)置磁性角度編碼器灌封鋁盒,磁性角度編碼器灌封鋁盒內(nèi)設(shè)置有磁鋼角度檢測電路、4-20mA電流輸出電路和電源電路,磁鋼角度檢測電路內(nèi)的磁性角度編碼器設(shè)置在磁性角度編碼器灌封鋁盒的表面,磁性角度編碼器與磁鋼的間距設(shè)置為0.8mm-1.5mm。本實用新型采用磁性角度編碼器與機(jī)芯軸非接觸的方式,減少了機(jī)芯軸旋轉(zhuǎn)的阻力,增加了機(jī)械溫控儀的指示精度,具有安裝方便,調(diào)試簡單,性能穩(wěn)定等優(yōu)點。
文檔編號G01K1/02GK202101769SQ20112020055
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者俞偉, 鳳嵐 申請人:俞偉