專利名稱：光電角度差轉(zhuǎn)向力矩傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及傳感器領域，具體涉及一種光電角度差轉(zhuǎn)向力矩傳感器。
背景技術：
瑞士的萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司申請的專利號為CN200780030656. 6，名稱為“光電角度傳感器和確定圍繞軸的轉(zhuǎn)動角度的方法”的發(fā)明專利，其中光電角度傳感器包括能夠圍繞所述軸轉(zhuǎn)動的圓盤。圓盤包括基本上覆蓋整個表面的編碼；平面光敏探測器；用于在所述探測器上生成所述編碼的可評估圖像的裝置；用于確定轉(zhuǎn)動角度的存儲和評估部件。探測器上生成所述編碼的基本上完整，尤其是整個圖像。通過應用參數(shù)變化的統(tǒng)計學比較法，根據(jù)參數(shù)化的電子參考圖案和所述圖像來確定轉(zhuǎn)動角度，其中，所述參數(shù)化的電子參考圖案是由所述存儲和評估部件提供的。該方案解決碼載體的直徑被降低的情況下，也能夠精確確定轉(zhuǎn)動角度的問題。申請人:楊雷于2010年1月25日申請的力矩傳感器，包括內(nèi)磁環(huán)、外磁環(huán)和霍爾元件；內(nèi)磁環(huán)與所述外磁環(huán)分別固定在電動自行車的主動輪和連接從動輪的鏈輪連接座上， 且兩者在空載時磁場同步；霍爾元件安裝在電器支撐座上用于產(chǎn)生與內(nèi)磁環(huán)、外磁環(huán)產(chǎn)生磁場相對應的方波信號，通過判斷方波信號是否發(fā)生相位差，控制驅(qū)動電機是否助力，電機助力的大小隨著加載大小連續(xù)變化，以解決助力困難的技術問題。以上兩個專利所公開的技術方案較為單一，僅僅實現(xiàn)各自的功能，從而導致形成的方案有一定的局限性，難以采用光電角度技術角度差的方式準確檢測出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向力矩的問題。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種光電角度差轉(zhuǎn)向力矩傳感器。本實用新型提供的光電角度差轉(zhuǎn)向力矩傳感器包括轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動殼體，穿過轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動殼體的帶扭桿的轉(zhuǎn)向軸，設置于轉(zhuǎn)向軸上的帶條碼的編碼盤，接收編碼盤輸出的編碼信號的傳感器模塊。上述傳感器模塊包括印刷電路板，設置于印刷電路板上的第一 LED燈，第二 LED燈以及光學專用集成電路；上述光學專用集成電路設置于第一 LED燈和第二 LED燈之間。上述第一 LED燈和第二 LED燈的下端分別設置有第一光控元件和第二光控元件；上述第一光控元件和第二光控元件之間設置有透鏡。本實用新型具有以下優(yōu)點1、在同一系統(tǒng)內(nèi)可同時測量轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角；2、對扭桿中作很少的變化，即可準確測出其轉(zhuǎn)向力矩。3、傳感器還可以做成接插式，從而使檢測和安裝更為方便。說明書附圖[0016]

圖1為本實用新型的結(jié)構圖；圖2為本實用新型的游標原理圖。附圖標記說明向轉(zhuǎn)動殼體1 ；轉(zhuǎn)向軸2 ；編碼盤3 ；傳感器模塊4 ；印刷電路板5 ；第一 LED燈6 ；第二 LED燈7 ；光學專用集成電路8 ；第一光控元件9 ；第二光控元件10 ；設置有透鏡11。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型提供的光電角度差轉(zhuǎn)向力矩傳感器，為保證足夠的測量精度，需要精密的軸承結(jié)構和圓周方向上有精確的增量分度或角度分度，故采用磁或光的測量方法進行測量，提供的該傳感器主要包括轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動殼體1，穿過轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動殼體1的帶扭桿的轉(zhuǎn)向軸2，設置于轉(zhuǎn)向軸2上的帶條碼的編碼盤3，接收編碼盤3輸出的編碼信號的傳感器模塊4。傳感器模塊4包括印刷電路板5，設置于印刷電路板5上的第一 LED燈6，第二 LED燈7以及光學專用集成電路8 ；光學專用集成電路8設置于第一 LED燈6和第二 LED 燈7之間。第一 LED燈6和第二 LED燈7的下端分別設置有第一光控元件9和第二光控元件10 ；第一光控元件9和第二光控元件10之間設置有透鏡11。此種高精度的角度測量傳感器，主要采用游標原理用正旋狀的軌跡在軸的圓周做記號。一系列N周期的數(shù)通過圓周上的軌跡。與單純的增量軌跡不同，這種增量軌跡在相同的周期數(shù)時分辨率只是圓周的1/ N-正弦狀的信號結(jié)構利用反正弦函數(shù)，在理論上可在正弦周期內(nèi)達到任意精細的圓周分辨率。如果知道N個同類周期中的哪一個周期時，則就可利用這個精細的圓周分辨率。只要在圓周上還刻有另一個較低的、在圓周上只通過N-I個正弦周期的頻率，就能容易地確定它的單一性。雖然轉(zhuǎn)角測量的兩個信號沒有提供單一性的信號，但可以從這兩個信號間的相位差Δρ作出結(jié)論現(xiàn)在處在那個正弦周期。兩個信號的過程差在整個圓周的360°上是線性變化的，如圖2所示，是N= 10時的實施例。如果兩信號的相位差，如在36°和72° 之間，則它就單一地處于第二個正弦周期。如果兩信號的相位差在216°和252°之間，則它就單一地處于第6個正弦周期。只要技術人員將要測定的、但不是單一的精細相位角爐在第一種情況加36°，在第二種情況加216°就可精確地得到測量的角Φ。圖2中，在軸的圓周上刻有兩個不同軌道頻率和f2 = 0. Qf1,的正弦軌跡。該圖上表示的實施例中， 在整個圓周上，一個是10個正弦周期通過一個軌跡，令一個是只有9個正弦周期通過一個軌跡。為精確地分辨各個信號周期，實際上并不使用正弦函數(shù)，因為必須保證一個不變的、 標準化的信號幅度。除正弦狀的記號外，還在圓周上還刻有另一個余弦狀的軌跡。余弦狀的軌跡比正弦狀軌跡相位滯后90°。由于空間相鄰近，兩個軌跡測定到相同的幅值Y，這樣在正弦周期內(nèi)的相位角可用于信號u無關的兩個單獨信號U1和U2的反正切函數(shù)得出， 即沖二已1"(^&11(111/112)，式中，111=/.3化爐，112=/.(03爐。為得到精確的、單一的轉(zhuǎn)角Φ， 本實用新型提供的角度差轉(zhuǎn)向力矩傳感器總共需要4個軌跡，圖1中表示轉(zhuǎn)向扭矩傳感器和轉(zhuǎn)向角度傳感器，為測量兩個轉(zhuǎn)角小工和Φ2，總共要8個軌跡。這兩個轉(zhuǎn)角可用光電讀出。傳感器在360°范圍內(nèi)的角度精度為1°，角度分辨率為0.0055°，轉(zhuǎn)角差在測量范圍士9° 時為 0. 004°。
權利要求1.一種光電角度差轉(zhuǎn)向力矩傳感器，包括轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動殼體，其特征在于還包括穿過轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動殼體的帶扭桿的轉(zhuǎn)向軸，設置于轉(zhuǎn)向軸上的帶條碼的編碼盤，接收編碼盤輸出的編碼信號的傳感器模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的光電角度差轉(zhuǎn)向力矩傳感器，其特征在于所述傳感器模塊包括印刷電路板，設置于印刷電路板上的第一 LED燈，第二 LED燈以及光學專用集成電路。
3.根據(jù)權利要求1所述的光電角度差轉(zhuǎn)向力矩傳感器，其特征在于所述光學專用集成電路設置于第一 LED燈和第二 LED燈之間。
4.根據(jù)權利要求3所述的光電角度差轉(zhuǎn)向力矩傳感器，其特征在于所述第一LED燈和第二 LED燈的下端分別設置有第一光控元件和第二光控元件。
5.根據(jù)權利要求3所述的光電角度差轉(zhuǎn)向力矩傳感器，其特征在于所述第一光控元件和第二光控元件之間設置有透鏡。
專利摘要本實用新型提供的光電角度差轉(zhuǎn)向力矩傳感器包括轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動殼體，穿過轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動殼體的帶扭桿的轉(zhuǎn)向軸，設置于轉(zhuǎn)向軸上的帶條碼的編碼盤，接收編碼盤輸出的編碼信號的傳感器模塊。解決了兩個專利所公開的技術方案較為單一，僅僅實現(xiàn)各自的功能，從而導致形成的方案有一定的局限性，難以采用光電角度技術角度差的方式準確檢測出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向力矩的問題。在同一系統(tǒng)內(nèi)可同時測量轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角；對扭桿中作很少的變化，即可準確測出其轉(zhuǎn)向力矩；其中傳感器還可以做成接插式，從而使檢測和安裝更為方便。
文檔編號G01L3/00GK202229865SQ20112002719
公開日2012年5月23日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權日2011年1月24日
發(fā)明者徐宗保 申請人:徐宗保