一种转角传感器制造技术

一种转角传感器，包括电介质为空气的第一可变电容器（1）、第二可变电容器（2）、套筒形状的外壳（3），所述的可变电容器装在外壳（3）内，外壳（3）的两端装有端盖（5），端盖的圆心部位装有轴承（7），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，用于检测被测物体的旋转角度，所述的转角传感器还包括电容值固定的第一电容器（1a）、第二电容器（1b），分别与第一可变电容器（1）、第二可变电容器（2）串联，其信号输出能消除环境温度、湿度变化的影响，该转角传感器能在高温、严寒、潮湿、高速、高震动的场合工作，具有较高的转角转换精度。传感器的结构采用金属材料来制造实现的，可靠性好，使用寿命长。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种转角传感器，具体说涉及一种由定片和动片构成的平行板式电容器，动片固定在转轴上，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，用于检测被测物体的旋转角度。
技术介绍
伺服电机在在自动控制系统中能方便的定位、换向，使用寿命长，适合于各种环境。而检测伺服电机旋转角度的光学编码器，在高温、严寒、潮湿、高速、高震动的场合无法正常工作，限制了伺服电机的应用，而且光学编码器价格较高，增加了使用成本。公开号为CN1661332A的技术专利申请公开说明书，公开了一种旋转角度传感器，将可变电容器的移动电极安装并固定于要被检测旋转角度的物体上，固定电极与该·被测物体的旋转无关地固定，移动电极的旋转角度变化时，电极之间的静电电容也发生变化，通过一 C-V转换电路(电容-电压转换电路)将旋转角度转换成电压信号，并公开了该旋转角度传感器的构造，但该旋转角度传感器在高温、严寒、潮湿、高速、高震动的场合也无法正常工作。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，提供一种转角传感器，该转角传感器具有较高的转角转换精度，可在恶劣环境条件使用，而且制造成本较低。该本技术的转角传感器，包括电介质为空气的第一可变电容器I、第二可变电容器2、套筒形状的外壳3，所述的可变电容器装在外壳3内，外壳3的两端装有端盖5，端盖5的圆心部位装有轴承7，靠近端盖5圆周的部位等分设有多个定位孔51 ;定位孔51的个数优选为4个。安装有第一可变电容器I、第二可变电容器2的第一动片11、第二动片21的转轴4从轴承7的内孔中向外伸出；第一可变电容器I的第一定片12和第二可变电容器2的第二定片22分别安装在定片轴6上,定片轴6通过定位孔51固定在端盖5上,定片轴6与定位孔51绝缘；第一定片12之间、第二定片22之间的间隔相等；第一动片11位于相邻的第一定片12中间位置，第二动片21位于相邻的第二定片22中间位置；所述的动片与定片平行；所述的动片平面形状主体为半圆形，定片为圆形，其中间部位挖出一与动片平面形状相同的部分，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；第一可变电容器I的第一定片12与第二可变电容器2的第二定片22相互错开一个定位孔51的孔位角度固定在端盖5上，使得第一可变电容器I的动片与定片出现最大重合面积时的转角与第二可变电容器2的动片与定片出现最大重合面积时的转角不相同。所述的转角传感器还包括电容值固定的第一电容器la、第二电容器Ib,第一电容器Ia的一端与第一可变电容器I的定片轴6电连接，其连接点为转角信号输出端A ;第二电容器Ib的一端与第二可变电容器2的定片轴6电连接，其连接点为转角信号输出端B ;第一电容器la、第二电容器Ib的另一端相连,其连接点为电压激励信号输入端S ;所述的外壳为激励信号、转角信号的地端D。为更好补偿环境温度、湿度变化对转角信号的影响，所述的电容值固定的第一电容器la、第二电容器Ib,为空气电介质电容器。为减小旋转时可变电容器产生的振动，所述的第一动片11与第二动片21在转轴4上平衡对称设置。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、传感器由双 联可变电容器构成，第一可变电容器I和第二可变电容器2出现最大电容值的转角不同，通过比较第一可变电容器I和第二可变电容器2的电容值，除了能测量被测旋转物体的转角夕卜，还能判别正、反转，计算出转速、转数；5、该传感器加工方便,制造成本较低；与本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为本技术第一实施例的结构示意图。图2为第一可变电容器I的动片形状示意图。图3为第二可变电容器2的动片形状示意图。图4为本技术的定片形状示意图。图5为采用本技术测量转角的测量装置方框图。图6为电容值与转角关系曲线图。图7为本技术的第二实施例的结构示意图。图8为第一电容器la、第二电容器Ib的极板的形状示意图。标号说明I一第一可变电容器I ;2—可变电容器；3—外壳；4一转轴；5一端盖；6—定片轴；7—轴承；8—第一电容器la、第二电容器Ib的极板11、21—第一可变电容器I、第二可变电容器2的动片；19—弦边；12、22—第一可变电容器I、第二可变电容器2的定片；23—导向孔；31—引线孔；41—隔尚套；42—动片垫圈；43—夹持垫圈；51—定位孔；52—螺母；53—螺钉；61—定片垫圈；62—绝缘衬套；63—绝缘垫圈；65—极板绝缘衬套；66—极板绝缘垫圈。具体实施方式现对照附图I说明本技术的第一实施例。本技术的转角传感器，包括第一可变电容器I、第二可变电容器2、套筒形状的外壳3,第一可变电容器I、第二可变电容器2装在外壳3内，外壳3的两端装有端盖5,端盖5呈圆板形状,端盖5的一侧设有与外壳3内圆配合的凸台,端盖5的圆心部位装有轴承7，靠近端盖5圆周的部位等分设有3至6个定位孔51，定位孔51的个数优选为4个。安装有第一可变电容器I、第二可变电容器2的第一动片11、第二动片21的转轴4从轴承7中向外伸出；所述的转轴4的中段套有隔离套41，转轴4的左、右段分别套有夹持垫圈43，夹持垫圈43与隔离套41之间分别套有第一第一动片11、第二第二动片21，第一动片11之间套有动片垫圈42，第二动片21之间也套有动片垫圈42，拧紧端盖5上的螺钉53，使轴承7内圈的端面夹压夹持垫圈43将第一动片11、第二动片21固定在转轴4上；所述的轴承7为深沟球轴承或角接触球轴承。 为消除第一可变电容器I、第二可变电容器2的定片之间杂散电容的影响，所述的隔离套41的长度为所述的动片与定片之间间隙长度的100至300倍。第一可变电容器I的第一定片12和第二可变电容器2的第二定片22分别套在定片轴6上，定片轴6的一端具有螺纹，另一端具有凸缘，定片轴6的中间部分为定片，定片之间套有定片垫圈61,套有第一定片12的定片轴6的螺纹端从端盖5的定位孔51沿向左方向伸出，套有第二定片22的定片轴6的螺纹端从端盖5的定位孔51沿向右方向伸出；定位孔51与定片轴6之间设有绝缘材料制成的绝缘衬套62，定片轴6通过绝缘材料制成的绝缘垫圈63、螺母52，紧固在端盖5上，使定片与动片无电接触。所述的定片垫圈61和动片垫圈42的厚度相等，第一动片11位于相邻的第一定片12中间位置，第二动片21位于相邻的第二定片22中间位置；所述的动片与定片平行。所述的转角传感器除绝缘衬套62、绝缘垫圈63外，其余部分采用铝材料或不锈钢材料制成。所述的第一动片11、第二动片21的主体为半圆形，其弦边19中部有一向外凸出一半圆形的耳部15，在动片的圆心部位设有圆孔13，该圆孔的边部设有向圆心凸出的条形齿17，该条形齿的方向与弦边垂直，动片套在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转角传感器，包括电介质为空气的第一可变电容器（1）、第二可变电容器（2），套筒形状的外壳（3），所述的可变电容器装在外壳（3）内，外壳（3）的两端装有端盖（5），端盖（5）的圆心部位装有轴承（7），靠近端盖（5）圆周的部位对称设有3至6个定位孔（51）；安装有第一可变电容器（1）、第二可变电容器（2）的第一动片（11）、第二动片（21）的转轴（4）从轴承（7）的内孔中向外伸出；第一可变电容器（1）的第一定片（12）和第二可变电容器（2）的第二定片（22）分别安装在定片轴（6）上，定片轴（6）通过定位孔（51）固定在端盖（5）上，定片轴（6）与定位孔（51）绝缘；第一定片（12）之间的间隔相等、第二定片（22）之间的间隔相等；第一动片（11）位于相邻的第一定片（12）的中间位置，第二动片（21）位于相邻的第二定片（22）的中间位置；所述的动片与定片平行；所述的动片平面形状主体为半圆形，定片为圆形，其中间部位挖出一与动片平面形状相同的部分，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；第一可变电容器（1）的第一定片（12）与第二可变电容器（2）的第二定片（22）相互错开一个定位孔（51）的孔位角度固定在端盖（5）上，使得第一可变电容器（1）的动片与定片出现最大重合面积时的转角与第二可变电容器（2）的动片与定片出现最大重合面积时的转角不相同；所述的转角传感器还包括电容值固定的第一电容器（1a）、第二电容器（1b），第一电容器（1a）的一端与第一可变电容器（1）的定片轴（6）电连接，其连接点为转角信号输出端（A）；第二电容器（1b）的一端与第二可变电容器（2）的定片轴（6）电连接，其连接点为转角信号输出端（B）；第一电容器（1a）、第二电容器（1b）的另一端相连，其连接点为电压激励信号输入端（S）；所述的外壳为激励信号、转角信号的地端（D）。...

【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：