一种电容式角位移传感器制造技术

本实用新型专利技术公开一种电容式角位移传感器，包括电容式敏感件和信号处理电路，所述电容式敏感件包括定子和转子，所述转子转动引起与所述定子之间的电场有规律的变化，所述定子检测所述电场的变化并转化为周期的模拟信号输出，信号处理电路用于采集所述模拟信号并输出角位移数字量，所述电容式敏感件和所述信号处理电路连接。本实用新型专利技术提供一种抗干扰性好、结构简单、体积小的电容式角位移传感器。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种角位移传感
，更具体的说，涉及一种电容式角位移传感器。
技术介绍
角位移传感器为传感器的一种，是将旋转角位置、角位移等物理量转换为电信号的位移传感器。是自动化领域中用来检测角度、速度、长度、位移和加速度的传感器。其应用大到数控机床、机器人、包装机械、印刷机械、电梯、工厂自动化相关设备的位置检测、传输速度控制，小到磁盘、打印机等办公自动化设备的旋转量的测量和控制，已成为各个领域不可或缺的一部分。目前，市面上已有多种旋转角位移传感器，按照检测的原理可分为光学编码器、磁性编码器等。其中，光学旋转编码器应用较多，磁性编码器次之。光学编码器分为绝对编码器和增量编码器，输出为二进制的方波信号。增量式的编码器应用更普遍，原因是其结构平整、造价低廉，但它具有以下缺点：光学编码器必须将光束集中在光盘上的特定点，因此这类编码器对机械装配和安装误差较为敏感。这类编码器的结构仅能够提供有限的机械使用寿命。在恶劣环境下，如经常受到机械冲击、振动或处于高温环境下等，编码器内的光电码盘很容易受到外部因素的影响而损坏。磁编码器一般包括永磁材料和磁敏感元件，通过永磁材料元件转动引起磁通强弱变化，变化的磁通经过敏感元件后被转换成为相应的数字或脉冲信号。这类编码器采用永磁材料作为核心部件因此比较耐用。由于采用磁性材料与敏感元件，因此极易受周围电磁环境影响。因此，提供一种抗干扰性好、结构简单、体积小的电容式角位移传感器，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种抗干扰性好、结构简单、体积小的电容式角位移传感器。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电容式角位移传感器，包括：电容式敏感件，所述电容式敏感件包括定子、转子，所述转子转动引起与所述定子之间的电场有规律的变化，所述定子检测所述电场的变化并转化为周期的模拟信号输出；信号处理电路，用于采集所述模拟信号并输出角位移数字量；所述电容式敏感件和所述信号处理电路连接，所述电容式敏感件外套设有屏蔽环，所述屏蔽环用于屏蔽传感器周围的电场干扰源。优选的，所述定子包括一个或多个，所述定子包括电场接收装置和电场发射装置，所述电场发射装置用于发射电场，所述电场发射装置包括电场发射电路和金属发射极板，所述金属发射极板上包括至少一个发射通道，所述电场接收装置用于接收电场，所述电场接收装置包括电场接收电路和金属接收极板。优选的，所述定子为一个，所述电场发射电路采用正交激励，所述金属发射极板采用扇形栅格的形式分成单元，将每个所述单元分为等份的四栅格，分别对应于四相正交激励的四路激励，所述四栅格分别连接相位为0°，90°，180°，270°。优选的，所述金属发射极板采用多个单元，所述单元的个数为2的n次方，n为大于零的整数，所述单元均匀的设置在金属发射极板的表面。优选的，所述定子为两个，所述电场接收装置设置在一个定子上，所述电场发射装置设置在另一个定子上，所述金属发射极板包括两个发射通道和中央圆环，所述两发射通道以所述中央圆环为中心，均匀的分布在所述中央圆环的外侧，所述转子采用塑性材料，所述转子边缘设有多个均匀布置的凹槽。优选的，两个所述金属发射通道分别为第一发射通道和第二发射通道，所述第一发射通道包括2m1-1个单元，m1为大于零的整数，所述第二发射通道包括2m2个单元，m2为大于零的整数，所述两发射通道的每个单元与 所述中央圆环的中心对应。优选的，所述的转子采用塑性材料，所述转子上附有金属导电层，所述金属导电层包括周期性图案，所述转子边缘设有周期性的凹槽。优选的，所述电场接收电路与所述金属接收极板连接，所述接收极板与所述发射极板两个通道的中央圆环分别对应，所述金属接收极板对应第一发射通道的形状为网格状，所述金属接收极板对应第二发射通道的形状为蜂窝状。优选的，所述的信号处理电路集成于信号处理电路板上，所述信号处理电路与所述电场接收装置电连接。优选的，所述定子和转子都为环形，所述定子和转子之间设有间隙，所述定子和转子外周套设有屏蔽环，所述屏蔽环用于屏蔽传感器周围的电场干扰源，所述定子和转子以及屏蔽环收纳与环形的屏蔽外壳内。本技术的有益效果为，通过转子转动引起与定子之间有规律的电场变化，定子对调制后的电容进行解调、检测，最后通过信号处理电路使电容变化量与旋转角度一一对应，得到旋转角度，采用电容检测方式，通过对电容进行周期性的调制与解调来获取角位移信号，因为电容检测本身的特性，间距越小越容易检测，因此电容式角位移传感器体积很小、结构简单，同时，电容式敏感件外套设有屏蔽环用于屏蔽传感器周围的电场干扰源，因此该电容式角位移传感器具有良好的抗电磁干扰性，同时本技术中传感器材料没有采用光刻盘等易于损坏的部件，因此具有良好的抗振、抗冲击性。一种电容式角位移传感器检测方法，其特征在于，包括如下步骤：A将转子与转轴安装连接；B将定子与信号处理电路连接，所述信号处理电路与上位机处理软件连接；C转轴转动、带动转子，引起定子之间电容量发射变化；D电容式敏感件中的接受装置将检测到的电容量变化量转变为周期信号输出；E电路处理电路对电容式敏感件所生成的信号进行采集处理并输出角 位移数字量；F上位机软件完成电容式敏感件定子与转子之间误差检测、分析与补偿。本技术采用这种角位移传感检测方法的有益效果为：通过转子有规律的转动引起与定子之间的电容量变化，定子对调制后的电容进行解调、检测，最后通过信号处理电路使电容变化量与旋转角度一一对应，得到旋转角度，在传感器安装好以后，上位机软件与电容式敏感件和信号处理电路配合使用，完成电容式敏感件定子与转子之间的误差检车、分析和补偿，这样完善电容式敏感件大的安装公差，同时保证电容角位移传感器的精度。附图说明图1是本技术实施例1的结构示意图；图2是本技术实施例2的结构示意图；图3是本技术实施例的发射极板单个单元示意图；图4是本技术实施例的发射极板示意图。其中：1、定子，11、金属发射极板，12、单元，2、转子，21、金属接收极板，3、屏蔽环，4、屏蔽外壳。具体实施方式在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术 语在本技术中的具体含义。下面结合附图和较佳的实施例对本技术作进一步说明。实施例1如图1所示，本实施例公开一种电容式角位移传感器，包括电容式敏感件，电容式敏感件包括定子1、转子2，定子1和转子3都为环形，定子1和转子2之间设有间隙，定子1和转子2外周套设有屏蔽环3，定子1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式角位移传感器，其特征在于，包括：电容式敏感件，所述电容式敏感件包括定子、转子，所述转子转动引起与所述定子之间的电场有规律的变化，所述定子检测所述电场的变化并转化为周期的模拟信号输出；信号处理电路，用于采集所述模拟信号并输出角位移数字量；所述电容式敏感件和所述信号处理电路连接，所述电容式敏感件外套设有屏蔽环，所述屏蔽环用于屏蔽传感器周围的电场干扰源。

【技术特征摘要】
1.一种电容式角位移传感器，其特征在于，包括：电容式敏感件，所述电容式敏感件包括定子、转子，所述转子转动引起与所述定子之间的电场有规律的变化，所述定子检测所述电场的变化并转化为周期的模拟信号输出；信号处理电路，用于采集所述模拟信号并输出角位移数字量；所述电容式敏感件和所述信号处理电路连接，所述电容式敏感件外套设有屏蔽环，所述屏蔽环用于屏蔽传感器周围的电场干扰源。2.根据权利要求1所述的一种电容式角位移传感器，其特征在于，所述定子包括电场接收装置和电场发射装置，所述电场发射装置用于发射电场，所述电场发射装置包括电场发射电路和金属发射极板，所述金属发射极板上包括至少一个发射通道，所述电场接收装置用于接收电场，所述电场接收装置包括电场接收电路和金属接收极板。3.根据权利要求2所述的一种电容式角位移传感器，其特征在于，所述定子为一个，所述电场发射电路采用正交激励，所述金属发射极板采用扇形栅格的形式分成单元，将每个所述单元分为等份的四栅格，分别对应于四相正交激励的四路激励，所述四栅格分别连接相位为0°，90°，180°，270°。4.根据权利要求3所述的一种电容式角位移传感器，其特征在于，所述金属发射极板采用多个单元，所述单元的个数为2的n次方，n为大于零的整数，所述单元均匀的设置在金属发射极板的表面。5.根据权利要求2所述的一种电容式角位移传感器，其特征在于，所述定子为两个，所述电场接收装置设置在一个定子上，所述电场发射装置设置在另一个定子...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔星，
申请(专利权)人：崔星，
类型：新型
国别省市：上海;31