一种转角测量装置制造方法及图纸

一种转角测量装置包括向转角传感器提供激励信号的激励电源E，转角传感器将转角转换成电压信号A、B，它由电容值可变的可变电容器C1、C2和电容值固定的电容器Ca、Cb构成；包括对电压信号A、B进行阻抗变换的电压跟随器A1、A2，将电压跟随器A1、A2输出的电压信号转换成数字信号的模数转换器M1、M2，对数字信号进行运算处理的数据处理器；以及为电压跟随器提供工作电源的运放电源；其特征是：所述的激励电源E为直流稳压电源，所述的电压跟随器A1、A2由高输入阻抗的运算放大器构成。该测量装置的测量电路构成简单，制造成本较低，并且具有较高的转角转换精度和抗电磁干扰性能。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种转角测量装置，包括可变电容器，电容-电压转换电路，模数转换电路，数据处理电路，可变电容器的转轴转动时其电容值可产生与转轴的转角值相对应的变化，可变电容器的转轴与被测旋转物体连接，用于检测旋转物体的旋转角度。
技术介绍
通常使用光学编码器、旋转变压器来将旋转物体的转角转换成相应的电信号，再将电信号的数据进行处理，得出相应的转角；光学编码器在高温、严寒、潮湿、高速、高震动的场合无法正常工作，而且光学编码器价格较高，应用领域受到限制；旋转变压器可在恶劣的环境下工作，具有较强的抗干扰性能和较高的转换精度，但与旋转变压器配套的高频激励信号发生电路、测量电路价格较高，增加使用成本
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，提供一种转角测量装置，该测量装置的测量电路构成简单，制造成本较低，并且具有较高的转角转换精度和抗电磁干扰性能，其技术方案是包括向转角传感器I提供激励信号的激励电源E，转角传感器I将转角转换成电压信号A、B，它由电容值可变的可变电容器Cl、C2和电容值固定的电容器Ca、Cb构成；包括对电压信号A、B进行阻抗变换的电压跟随器Al、A2，将电压跟随器Al、A2输出的电压信号转换成数字信号的模数转换器Ml、M2，对数字信号进行运算处理的数据处理器；以及为电压跟随器提供工作电源的运放电源；所述的可变电容器Cl、C2的动片31、32安装在一转轴4上，转轴4与被测旋转物体连接，动片31、32与转轴4同步旋转；可变电容器Cl的定片41和可变电容器C2的定片42固定不动；动片随转轴4旋转时，动片与定片的重合面积发生周期性变化，其变化曲线呈线性；所述的可变电容器的电介质为空气；所述的电容器Ca的一端与可变电容器Cl的定片41电连接，其连接点为电压信号A的输出端；所述的电容器Cb的一端与可变电容器C2的定片42电连接，其连接点为电压信号B的输出端；电容器Ca、Cb的另一端相连，其连接点为激励电源E输入端S ;可变电容器Cl、C2的动片31、32与激励电源E的地端D电连接；其特征是所述的激励电源E为直流稳压电源，所述的电压跟随器Al、A2由高输入阻抗的运算放大器构成，其反相输入端与输出端连接，其同相输入端分别与电压信号A、B的输出端连接。其有益效果是现有技术的直流稳压电源技术成熟，稳压效果也相当好，本技术的激励电源为直流稳压电源，与旋转变压器所采用的高频(7KHz )电压的激励电源相比制造成本大大降低(旋转变压器的激励电源必需为高频交流电压)，同时采用直流稳压电源可省去后级的检波电路、解调电路，另外采用直流稳压电源不会产生由电源本身带来的高频信号噪声干扰，检测的转角信号在传输过程中也不受传输导线的寄生电容影响，因此具有较强的抗干扰性能。为适应检测高速旋转物体的转角，本转角测量装置还包括一泄流电路2，所述的泄流电路由电阻R1、R2、R3，电位器RW，稳压管DW，电容C3、三极管Tl构成；电阻Rl与稳压管DW串联；电位器RW与电阻R3串联；电位器RW的滑臂端通过电阻R2与三极管Tl的基极连接，三极管Tl的发射极接到电阻Rl与稳压管DW的连接点；电阻Rl的一端、电位器RW的一端以及三极管Tl的集电极接激励电源E输入端S ;稳压管DW的阳极、电阻R3的一端接到地端D ；电容C3的正极接激励电源E输入端S，电容C3的负极接到地端D。为更好补偿环境温度、湿度变化对转角信号的影响，电容器Ca、Cb,为空气电介质电容器。为方便使用和防止电磁干扰，所述的转角传感器I、电压跟随器Al、A2、泄流电路2,安装在一金属壳体3内。激励电源E的输入导线、运放电源的输入导线、电压跟随器Al、A2的输出导线从壳体3内引出。本技术的有益效果是1、传感器的结构采用金属材料来制造实现的，因此可在恶劣的环境中使用，可靠性好，使用寿命长；2、传感器构成的电气电路形式为电容器与可变电容器串联电路，其输出的信号经电容元件分压形成，电容器和可变电容器的电介质均为空气，因此传感器输出的电压信号不受环境温度、湿度变化的影响；3、该传感器输出转角信号为电压信号，可瞬时测量电压信号的幅值来确定转角的角度，现有模数转换电子模块的采样周期可在50ns以下，因此该传感器可检测高速旋转物体高的转角；4、所使用传感器制造成本低；与转角传感器配套的测量装置的电子元件性能稳定、价格较低，因此转角测量装置制造成本相应也低。附图说明图I为本技术的转角测量电路原理图。图2为本技术的传感器结构示意图。图3为可变电容器的电容值与转角关系曲线图。具体实施方式现对照附图说明本技术的转角测量电路的构成与原理。图I所示的转角测量电路包括向转角传感器I提供激励信号的激励电源E，激励电源E为直流稳压电源；将转角转换成转角电压信号的转角传感器1，转角传感器I由电容值可变的可变电容器Cl、C2和电容值固定的电容器Ca、Cb构成；所述的电容器Ca的一端与可变电容器Cl的定片32电连接，其连接点为电压信号A的输出端；所述的电容器Cb的一端与可变电容器C2的定片42电连接，其连接点为电压信号B输出端；电容器Ca、Cb的另一端相连，其连接点为激励电源E输入端S ;可变电容器Cl、C2的动片31、32与激励电源E的地端D电连接；电压信号A、B分别送至电压跟随器Al、A2,电压跟随器Al、A2由高输入阻抗的运算放大器构成，其反相输入端与输出端连接，其同相输入端分别与电压信号A、B的输出端连接。运算放大器的同相输入端具有高输入阻抗，不吸收电压信号A、B的电流，可保证检测的电压信号不失真；运算放大器的反相输入端与输出端连接，可使运算放大器的输出阻抗低具有较强的带负载能力和抗电磁干扰能力。电压跟随器A1、A2输出的电压信号分别送至模数转换器Ml、M2的输入端，模数转换器Ml、M2将电压跟随器Al、A2输出的电压信号转换成数字信号；该模数转换器M1、M2输出的数字信号送至数据处理器进行运算处理得出转角的值，供需要的场合使用，所述的模数转换器应具有高的模数转换速率，所述的数据处理器为单片机或数字信号处理器(DSP)。运放电源向电压跟随器Al、A2提供稳定的工作电源,输出正电压V+、和负电压V-。其测量原理为所述的可变电容器Cl、C2的动片31、32安装在一转轴4上，转轴4与被测旋转物体连接，动片31、32与转轴4同步旋转；可变电容器Cl的定片41和可变电容器C2的定片42固定不动；动片随转轴4旋转时，动片与定片的重合面积发生周期性变化即其电容发生 周期性变化，其变化曲线呈线性；所述的可变电容器的电介质为空气；可变电容器Cl、C2的电容变化范围相同，电容器Ca、Cb的电容相等。根据图I可知，Ua / Ul = Clf / Caf (I)；式I中Ul为可变电容器Cl上电压(电压信号A)、Ua为电容器Ca上电压、Clf为可变电容器Cl的电容、Caf为电容器Ca的电容；Ua = Ue — Ul (2)；式2中Ue为激励信号E的电压；将式2代入式I中有，(Ue - Ul) / Ul = Clf / Caf (3)；整理式3有，Clf = CafX (Ue - Ul) / Ul (4)；式4中Ue和Ca的数值可预先设定，Ul的数值可通过测量得知，只要测量出Ul的数值按式4进行运算就可求出可变电容器Cl的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转角测量装置，包括向转角传感器（1）提供激励信号的激励电源E，转角传感器（1）将转角转换成电压信号A、B，它由电容值可变的可变电容器C1、C2和电容值固定的电容器Ca、Cb构成；？包括对电压信号A、B进行阻抗变换的电压跟随器A1、A2，将电压跟随器A1、A2输出的电压信号转换成数字信号的模数转换器M1、M2，对数字信号进行运算处理的数据处理器；以及为电压跟随器提供工作电源的运放电源；所述的可变电容器C1、C2的动片（31、32）安装在一转轴（4）上，转轴（4）与被测旋转物体连接，动片（31、32）与转轴（4）同步旋转；可变电容器C1的定片（41）和可变电容器C2的定片（42）固定不动；动片随转轴（4）旋转时，动片与定片的重合面积发生周期性变化,其变化曲线呈线性；所述的可变电容器的电介质为空气；所述的电容器Ca的一端与可变电容器C1的定片（41）电连接，其连接点为电压信号A的输出端；所述的电容器Cb的一端与可变电容器C2的定片（42）电连接，其连接点为电压信号B的输出端；电容器Ca、Cb的另一端相连，其连接点为激励电源E输入端S；可变电容器C1、C2的动片（31、32）与激励电源E的地端D电连接；其特征是：所述的激励电源E为直流稳压电源，所述的电压跟随器A1、A2由高输入阻抗的运算放大器构成，其反相输入端与输出端连接，其同相输入端分别与电压信号A、B的输出端连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高玉琴，
申请(专利权)人：高玉琴，
类型：实用新型
国别省市：