一种转轴角度及速度测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种转轴角度及速度测量装置，用于提升现有转轴角度及速度测量装置的测量精度，其结构包括：永磁铁、集成有磁阻传感器的芯片和PCB电路板；PCB电路板的上端面设置有多块芯片；PCB电路板的下端面设置有多个沉孔；每个沉孔的轴线均分别经过一个芯片的形心；永磁铁通过沉孔与PCB电路板紧固连接；磁阻传感器设置有：第一电源连接端、接地端、第一信号输出端和第二信号输出端，第一信号输出端与第一电阻串联后与第二电源连接端电连接；第一信号输出端与第二电阻串联后接地；第二信号输出端与第三电阻串联后与第二电源连接端电连接；第二信号输出端与第四电阻串联后接地。本发明专利技术改进永磁铁和PCB电路板间的连接关系，致使检测灵敏度得到大幅提升。

A rotating shaft angle and speed measuring device

The invention provides a rotating shaft angle and speed measuring device for improving the measuring accuracy of the existing rotating shaft angle and speed measuring device, which comprises a permanent magnet, a chip integrated with a magnetoresistive sensor and a PCB circuit board; a plurality of chips are arranged on the upper end face of a PCB circuit board; and a plurality of sinks are arranged on the lower end face of a PCB circuit board. The axis of each hole passes through the center of a chip; the permanent magnet is tightly connected with the PCB circuit board through the hole; the magnetoresistance sensor is arranged as follows: the first power supply connection terminal, the earth terminal, the first signal output terminal and the second signal output terminal; the first signal output terminal is in series with the first resistance and the second power supply connection terminal. Electric connection; the first signal output terminal and the second resistance in series after grounding; the second signal output terminal and the third resistance in series after connecting with the second power supply electrical connection; the second signal output terminal and the fourth resistance in series after grounding. The invention improves the connection relationship between the permanent magnet and the PCB circuit board, thereby greatly improving the detection sensitivity.

【技术实现步骤摘要】
一种转轴角度及速度测量装置
本专利技术涉及转轴运动参数测量设备
，尤其涉及一种转轴角度及速度测量装置。
技术介绍
旋转机构(机床、发动机等)角度、速度的测量对其后续的控制系统有关键作用。光电编码器本身具有精度高、非接触特点得到广泛应用，但由于光电编码器对恶劣环境适应性不强，因此近年来磁旋转编码器发展起来。如图1所示，现有技术中的磁旋转编码器一般由磁阻传感器(隧道磁阻、巨磁阻等原理，常用4-12个电阻组成的2～3个电桥封装成为集成电路芯片)、正/余弦信号插值、自校正驱动器组成。三个由磁敏电阻组成的电桥分别输出SIN+、SIN-、COS+、COS-、ZERO+、ZERO-6路信号给正/余弦信号插值、自校正驱动器，由其输出控制系统所需的ABZ信号或UVW信号。如图2所示，现有技术中的转轴角度及速度测量装置通常采用在PCB电路板01的上端面设置集成有多个磁阻传感器的芯片02，并在PCB电路板01的下端面，每个所述芯片02的正下方设置一块永磁铁03,借助永磁铁03形成的固定磁场，利用集成有多个磁阻传感器的芯片02感应磁场被切割后产生的变化情况，对旋转机构(机床、发动机等)角度、速度实现测量。现有技术中基于上述结构的转轴角度及速度测量装置由于永磁铁的安装位置会存在细微的差异，致使装配完成后的集成有多个磁阻传感器的芯片的感应灵敏度参差不齐，部分产品甚至存在检测精度偏低的技术问题。此外，由于磁旋转编码器中磁阻传感器的输出信号强度会随着输入旋转速度加快而减弱，当输入速度加快到一定值(如20000r/min)时，信号减弱到不能满足正/余弦信号插值、自校正驱动器(以下简称驱动器)输入信号强度要求。为了加大信号强度，采用提高磁阻传感器的供电电压的方法，当待测齿轮转动或静止时，会导致图1中各电桥的两路输出(例如正弦输出的正弦正(SIN+)和正弦负(SIN-))信号的偏移电压V1和V2的值超出驱动器允许的输入范围，导致整个系统无法输出正确的转速及角度信号，余弦(COS+和COS-)输出及零位输出(ZERO+和ZERO-)情况与此相似。因此，提供一种转轴角度及速度测量装置，用于解决上述技术问题中的至少一种，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种转轴角度及速度测量装置，用于提升现有转轴角度及速度测量装置的测量精度。为了实现上述目的，本专利技术提供一种转轴角度及速度测量装置，包括永磁铁、集成有磁阻传感器的芯片和PCB电路板；所述PCB电路板的上端面以电连接的方式设置有多块所述芯片；所述PCB电路板的下端面设置有多个外形与所述永磁铁相适配的沉孔；每个所述沉孔的轴线均分别经过一个所述芯片的形心；所述永磁铁通过所述沉孔与所述PCB电路板紧固连接；所述磁阻传感器设置有：第一电源连接端、接地端、第一信号输出端和第二信号输出端，其特征在于，所述第一信号输出端与第一电阻串联后与第二电源连接端电连接；所述第一信号输出端与第二电阻串联后接地；所述第二信号输出端与第三电阻串联后与第二电源连接端电连接；所述第二信号输出端与第四电阻串联后接地。优选地，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻中的至少一个电阻为可调电阻。优选地，所述磁阻传感器还包括：第一电容和第二电容；所述第一信号输出端与第一电容串联后输出；所述第一电容的输出连接端与第一电阻串联后与第二电源连接端电连接；所述第一电容的输出连接端与第二电阻串联后接地；所述第二信号输出端与第二电容串联后输出；所述第二电容的输出连接端与第三电阻串联后与第二电源连接端电连接；所述第二电容的输出连接端与第四电阻串联后接地。优选地，所述芯片包括：正弦/余弦信号差值、自校正驱动器和磁阻传感器；所述正弦/余弦信号插值、自校正驱动器的输入端电连接有三个磁阻传感器。优选地，所述永磁铁通过多片厚度为0.01mm的双面胶膜与所述沉孔紧固连接。优选地，所述沉孔的孔底固定设置有厚度为0.01mm的铁片，所述永磁铁靠磁吸力与所述沉孔紧固连接。优选地，还包括多片厚度为0.01mm的铁质垫片；所述永磁铁靠磁吸力与多片所述铁质垫片吸附后与所述沉孔紧固连接。优选地，所述沉孔与所述永磁铁以螺纹连接的方式紧固连接。优选地，还包括螺纹套筒，所述螺纹套筒的内孔外形与所述永磁铁的外形相适配，并与所述永磁铁紧固连接，所述螺纹套筒的外螺纹与所述沉孔的外壁螺纹连接。优选地，所述永磁铁通过胶液与所述沉孔紧固连接。本专利技术中，改进永磁铁和PCB电路板间的连接关系，能够大幅提升转轴角度及速度测量装置的检测灵敏度。其中，集成有磁阻传感器的芯片在电桥输出信号的平衡及信号幅值方面均得到了更进一步的改进，对转轴角度及速度的测量精度及灵敏度均得到显著的提高。改进后的转轴角度及速度测量装置，永磁铁与PCB电路板间的装配将更为容易实现，装配后永磁铁与芯片间的对中性更佳，位于同一PCB电路板上的多个集成有磁阻传感器的芯片彼此间输出信号在灵敏度差异性方面将更为微小，进而获得的同批次转轴角度及速度测量装置产品在工作性能方面将更加趋于稳定均衡；进一步地，改进后的磁阻传感器可以分别用于输出正弦、余弦和零位三组各两路信号，这三组由磁阻传感装置组成的电桥可被封装在IC芯片内，用于实现调平各组电桥两路输出的常数项值；其中，将所述第一信号输出端与第一电阻串联后与第二电源连接端电连接，将所述第一信号输出端与第二电阻串联后接地；以及，以及，将所述第一信号输出端与第一电阻串联后与第二电源连接端电连接；将所述第一信号输出端与第二电阻串联后接地；将所述第二信号输出端与第三电阻串联后与第二电源连接端电连接；将所述第二信号输出端与第四电阻串联后接地，为得到的输出信号施加相同的偏置电压，使得偏置电压落入驱动器信号中线区域，满足驱动器的输入要求，采用本专利技术上述磁阻传感装置后，可以使所述芯片的供电电压提高，从而提高磁敏电阻的信号输出强度，满足编码器适应高速应用场合，解决所述芯片在生产、调试、装配过程中信号的校准问题。进一步地，第一电容和第二电容的设置能够更进一步提升磁阻传感器的输出灵敏度，为更进一步提升转轴角度及速度测量装置的测量精度提供更为有力的结构保障。进一步地，由于位于同一PCB电路板上，多个芯片分别与PCB电路板电连接时，难以做到芯片与PCB电路板间的距离均相同，致使按相同装配方式设置永磁铁后，各芯片在信号输出方面依然存在输出精度上的细微差异，本专利技术采用多片厚度为0.01mm的双面胶膜来实现永磁铁与沉孔间的紧固连接，通过控制双面胶膜的叠放片数达到调节永磁铁与芯片间的间隔距离的技术效果。装配时，选择采用2片或3片双面胶膜的芯片作为测量基准，调节其余沉孔内需要叠放的双面胶膜的片数，进而达到微调各芯片在信号输出方面一致性的技术效果。采用上述结构后，制得的转轴角度及速度测量装置在工作稳定性方面远优于未调节前，能够更进一步提升产品的工作性能。进一步地，鉴于永磁铁在使用一段时间后磁场强度会逐渐减弱，致使转轴角度及速度测量装置的测量精度收到影响，固定设置在沉孔孔底的铁片，为采用自吸连接的方式固定磁铁提供结构保障，有助于达到方便更换永磁铁的技术效果，改进后的转轴角度及速度测量装置，能够通过定期更换永磁铁的操作方式达到长期维持转轴角度及速度测量装置高测量精度的技术效果，为将转轴角度及速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转轴角度及速度测量装置，其特征在于，包括永磁铁、集成有磁阻传感器的芯片和PCB电路板；所述PCB电路板的上端面以电连接的方式设置有多块所述芯片；所述PCB电路板的下端面设置有多个外形与所述永磁铁相适配的沉孔；每个所述沉孔的轴线均分别经过一个所述芯片的形心；所述永磁铁通过所述沉孔与所述PCB电路板紧固连接；所述磁阻传感器设置有：第一电源连接端、接地端、第一信号输出端和第二信号输出端，其特征在于，所述第一信号输出端与第一电阻串联后与第二电源连接端电连接；所述第一信号输出端与第二电阻串联后接地；所述第二信号输出端与第三电阻串联后与第二电源连接端电连接；所述第二信号输出端与第四电阻串联后接地。

【技术特征摘要】
1.一种转轴角度及速度测量装置，其特征在于，包括永磁铁、集成有磁阻传感器的芯片和PCB电路板；所述PCB电路板的上端面以电连接的方式设置有多块所述芯片；所述PCB电路板的下端面设置有多个外形与所述永磁铁相适配的沉孔；每个所述沉孔的轴线均分别经过一个所述芯片的形心；所述永磁铁通过所述沉孔与所述PCB电路板紧固连接；所述磁阻传感器设置有：第一电源连接端、接地端、第一信号输出端和第二信号输出端，其特征在于，所述第一信号输出端与第一电阻串联后与第二电源连接端电连接；所述第一信号输出端与第二电阻串联后接地；所述第二信号输出端与第三电阻串联后与第二电源连接端电连接；所述第二信号输出端与第四电阻串联后接地。2.根据权利要求1所述的转轴角度及速度测量装置，其特征在于，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻中的至少一个电阻为可调电阻。3.根据权利要求1所述的转轴角度及速度测量装置，其特征在于，所述磁阻传感器还包括：第一电容和第二电容；所述第一信号输出端与第一电容串联后输出；所述第一电容的输出连接端与第一电阻串联后与第二电源连接端电连接；所述第一电容的输出连接端与第二电阻串联后接地；所述第二信号输出端与第二电容串联后输出；所述第二电容的输出连接端与第三电阻串联后与第二电源连接端...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍振霆，孟凡，
申请(专利权)人：北京智乐精仪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11