一种无齿轮传动机构的长度角度传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种无齿轮传动机构的长度角度传感器，包括缠线轮，所述缠线轮上设置有壳体，所述壳体内设置有电路板，所述电路板上下面分别设置有第一霍尔芯片和第二霍尔芯片，所述缠线轮的旋转轴顶端上设置有径向永磁铁，所述壳体内位于所述旋转轴外侧设置有电滑环，所述缠线轮、径向永磁铁、第一霍尔芯片、第二霍尔芯片和电滑环在竖直方向同轴布置，所述电路板上设置有倾角芯片，所述第一霍尔芯片、第二霍尔芯片和倾角芯片分别与电路板电连接，所述电路板上设置有电池。本发明专利技术提供的一种无齿轮传动机构的长度角度传感器，能够避免双级齿轮传动配合误差及磨损问题，提升使用寿命以及使测量的结果更加精确。测量的结果更加精确。测量的结果更加精确。

【技术实现步骤摘要】
一种无齿轮传动机构的长度角度传感器


[0001]本专利技术涉及一种无齿轮传动机构的长度角度传感器，属于工程机械


技术介绍

[0002]长度角度传感器是在目前国内工程机械中，常用的吊臂伸出长度和变幅角度(吊臂与水平面的角度)检测装置，包含长度检测和角度检测两部分。现有工程机械绝大部分的长度角度传感器是通过传感器外部卷筒带动芯轴齿轮与测长模块的齿轮啮合，其测长模块为齿轮与多圈电位器配合，这样当外部卷筒上缠绕的测长电缆拉出时，电位器轴也会相应转动，即输出长度信号。长度测量范围取决于齿轮的传动比和电位器的圈数，对与测长范围较大的场合则需多级齿轮传动，这样势必会造成结构复杂，占用空间较大，无法实现传感器轻量化提升。同时多级齿轮的引入会造成传动精度较差，测长数据分辨率低，长度无法精准定位，多圈电位器有死点，不能任意位置置零等问题。虽然该长度检测装置能够检测长度信息，但是它在长期使用过程中，电位器因磨损或腐蚀易于出现电阻丝断开问题(即电刷和主轴接触不良、电阻丝失效)，进而造成对应电压值跳变，即长度信号跳变，最终影响长度检测装置的准确度和使用寿命。另外，摆锤加电位器的测角方式也因接触磨损带来使用寿命不高，效率低下，可靠性差的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种无齿轮传动机构的长度角度传感器，能够避免配合误差及磨损问题，提升使用寿命以及使测量的结果更加精确。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种无齿轮传动机构的长度角度传感器，包括缠线轮，所述缠线轮上设置有壳体，所述壳体内设置有电路板，所述电路板上下面分别设置有第一霍尔芯片和第二霍尔芯片，所述缠线轮的旋转轴顶端上设置有径向永磁铁，所述壳体内位于所述旋转轴外侧设置有电滑环，所述缠线轮、径向永磁铁、第一霍尔芯片、第二霍尔芯片和电滑环在竖直方向同轴布置，所述电路板上设置有倾角芯片，所述第一霍尔芯片、第二霍尔芯片和倾角芯片分别与电路板电连接，所述电路板上设置有电池。
[0006]所述电路板上设置有长校准按钮。
[0007]所述电路板上设置有与其通讯相连的蓝牙模块。
[0008]所述径向永磁铁通过涡轮蜗杆安装在所述旋转轴顶端。
[0009]所述倾角芯片为MEMS角度芯片。
[0010]所述电路板设置在支撑板的上端，所述支撑板的下端卡接在所述壳体下部凹槽里。
[0011]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种无齿轮传动机构的长度角度传感器，通过电路板上下同轴线的双霍尔芯片采集旋转轴的磁场强度和方向的变化，得到旋转的圈数和
角度，继而通过算法计算出当前时刻吊臂伸出的精确长度，能够取消齿轮机构，可避免配合误差及磨损问题，提升使用寿命，同时使测量的结果更加精确；MEMS角度检测芯片，直接将角度信息通过数字信号发出给控制器，能够大幅降低外界对角度测量精度的影响；电滑环，缠线轮、径向永磁铁、第一霍尔芯片、第二霍尔芯片和电滑环在竖直方向同轴布置，同轴设计以及取消齿轮组结构降低了传感器对空间的要求，实现了体积小，轻量化的设计。
附图说明
[0012]图1为一种无齿轮传动机构的长度角度传感器的结构示意图。
[0013]图中附图标记如下：1
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电路板；2
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电池；3
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长校准按钮；4
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径向永磁铁；5
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第一霍尔芯片；6
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第二霍尔芯片；7
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旋转轴；8
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蓝牙模块；9
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电滑环；10
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倾角芯片；11
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壳体；12
‑
缠线轮。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本专利技术作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0015]如图1所示，本专利技术提供一种无齿轮传动机构的长度角度传感器，包括缠线轮12，缠线轮12上设置有壳体11，壳体11内设置有电路板1，电路板1设置在支撑板的上端，支撑板的下端卡接在壳体11下部凹槽里。电路板1上下面分别设置有第一霍尔芯片5和第二霍尔芯片6，缠线轮12的旋转轴7顶端上设置有径向永磁铁4。在本实施例中，径向永磁铁4直接安装在旋转轴7顶端。在其他实施例中，径向永磁铁4也可以通过涡轮蜗杆安装在旋转轴7顶端。第一霍尔芯片5、第二霍尔芯片6和径向永磁铁4组成非接触角度检测装置电路，检测磁场周期性变化，用于记录长度变化，取代了现有技术中的齿轮机构。径向永磁铁4布置在旋转轴7端部并随着旋转轴4旋转，电路板1(PCB电路)布置在径向永磁铁4垂直方向的轴线上，且在径向永磁铁4中心轴线上的电路板上下面分别设置有第一霍尔芯片6和第二霍尔芯片5，两个霍尔芯片用于检测角度值的变化量，一个霍尔芯片用于测量单圈的角度值，另一个霍尔芯片用于测量旋转圈数，两者组合构成旋转角度的实际值，然后结合算法，输出长度值。
[0016]径向永磁铁4引起的旋转磁场强度与方向发生周期性地改变，上下两块霍尔芯片检测周围磁场变化并输出与之对应的电压信号，通过电路板1内部控制芯片捕捉电压变化转化为旋转圈数，并记录实时数据，向系统发出臂伸出长度信号。
[0017]电路板1上设置有倾角芯片10，倾角芯片10优选为MEMS角度芯片。倾角芯片10随着长度角度传感器跟着吊臂变幅动作，该MEMS角度检测芯片会直接输出相应的角度变化给长度角度传感器中电路板1上的主控芯片。
[0018]第一霍尔芯片5、第二霍尔芯片6和倾角芯片10分别与电路板1电连接，电路板1上设置有电池2，电路板1上设置有长校准按钮3。
[0019]壳体11内位于旋转轴7外侧设置有电滑环9，缠线轮12、径向永磁铁4、第一霍尔芯片5、第二霍尔芯片6和电滑环9在竖直方向同轴布置，具有结构紧凑体积小的优势。电路板1上设置有与其通讯相连的蓝牙模块8，能够将测量数据无线传输出来。
[0020]本专利技术的长度角度传感器的工作过程如下：首先在吊臂未伸出时通过长校准按钮对长角长度检测数据进行校准，当吊臂伸缩动作时，由内部算法逻辑结合旋转轴对应的霍
尔电压变化判断吊臂伸缩动作。当吊臂进行变幅动作时，长度角度传感器内部的MEMS芯片会实时输出当前吊臂和水平面之间的夹角。
[0021]以上仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出：对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无齿轮传动机构的长度角度传感器，其特征在于：包括缠线轮(12)，所述缠线轮(12)上设置有壳体(11)，所述壳体(11)内设置有电路板(1)，所述电路板(1)上下面分别设置有第一霍尔芯片(5)和第二霍尔芯片(6)，所述缠线轮(12)的旋转轴(7)顶端上设置有径向永磁铁(4)，所述壳体(11)内位于所述旋转轴(7)外侧设置有电滑环(9)，所述缠线轮(12)、径向永磁铁(4)、第一霍尔芯片(5)、第二霍尔芯片(6)和电滑环(9)在竖直方向同轴布置，所述电路板(1)上设置有倾角芯片(10)，所述第一霍尔芯片(5)、第二霍尔芯片(6)和倾角芯片(10)分别与电路板(1)电连接，所述电路板(1)上设置有电池(2)。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖成林，胡小冬，田家旭，袁瑞晨，韩建营，张泷吉，
申请(专利权)人：徐州重型机械有限公司，
类型：发明
国别省市：