專利名稱：一種轉(zhuǎn)角傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
ー種轉(zhuǎn)角傳感器，具體說涉及一種由定片和動(dòng)片構(gòu)成的平行板式電容器，動(dòng)片固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其電容值可產(chǎn)生與轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角值相對(duì)應(yīng)的變化，用于檢測(cè)被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)角度。
背景技術(shù)：
伺服電機(jī)在在自動(dòng)控制系統(tǒng)中能方便的定位、換向，使用壽命長(zhǎng)，適合于各種環(huán)境。而檢測(cè)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的光學(xué)編碼器，在高溫、嚴(yán)寒、潮濕、高速、高震動(dòng)的場(chǎng)合無法正常工作，限制了伺服電機(jī)的應(yīng)用，而且光學(xué)編碼器價(jià)格較高，増加了使用成本。公開號(hào)為CN1661332A的發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書，公開了ー種旋轉(zhuǎn)角度傳感器，將可變電容器的移動(dòng)電極安裝并固定于要被檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角度的物體上，固定電極與該被測(cè)物 體的旋轉(zhuǎn)無關(guān)地固定，移動(dòng)電極的旋轉(zhuǎn)角度變化時(shí)，電極之間的靜電電容也發(fā)生變化，通過一 C-V轉(zhuǎn)換電路(電容-電壓轉(zhuǎn)換電路)將旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并公開了該旋轉(zhuǎn)角度傳感器的構(gòu)造，但該旋轉(zhuǎn)角度傳感器在高溫、嚴(yán)寒、潮濕、高速、高震動(dòng)的場(chǎng)合也無法正常エ作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供ー種轉(zhuǎn)角傳感器，該轉(zhuǎn)角傳感器具有較高的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換精度，可在惡劣環(huán)境條件使用，而且制造成本較低。該本發(fā)明的轉(zhuǎn)角傳感器，包括電介質(zhì)為空氣的可變電容器I、可變電容器2、套筒形狀的外殼3,所述的可變電容器裝在外殼3內(nèi)，外殼3的兩端裝有端蓋5,端蓋5的圓心部位裝有軸承7，靠近端蓋5圓周的部位等分設(shè)有多個(gè)定位孔51 ;定位孔51的個(gè)數(shù)優(yōu)選為4個(gè)。安裝有可變電容器I、可變電容器2的動(dòng)片11、21的轉(zhuǎn)軸4從軸承7的內(nèi)孔中向外伸出；
可變電容器I的定片12和可變電容器2的定片22分別安裝在定片軸6上，定片軸6通過定位孔51固定在端蓋5上,定片軸6與定位孔51絕緣；
定片12之間、定片22之間的間隔相等；動(dòng)片11位于相鄰的定片12中間位置，動(dòng)片21位于相鄰的定片22中間位置；所述的動(dòng)片與定片平行；
所述的動(dòng)片平面形狀主體為半圓形，定片為圓形，其中間部位挖出一與動(dòng)片平面形狀相同的部分，動(dòng)片隨轉(zhuǎn)軸4旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)片與定片的重合面積發(fā)生周期性變化；
可變電容器I的定片12與可變電容器2的定片22相互錯(cuò)開ー個(gè)定位孔51的孔位角度固定在端蓋5上，使得可變電容器I的動(dòng)片與定片出現(xiàn)最大重合面積時(shí)的轉(zhuǎn)角與可變電容器2的動(dòng)片與定片出現(xiàn)最大重合面積時(shí)的轉(zhuǎn)角不相同。所述的轉(zhuǎn)角傳感器還包括電容值固定的電容器la、Ib,電容器Ia的一端與可變電容器I的定片軸6電連接，其連接點(diǎn)為轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出端A ;電容器Ib的一端與可變電容器2的定片軸6電連接，其連接點(diǎn)為轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出端B ；電容器la、Ib的另一端相連，其連接點(diǎn)為電壓激勵(lì)信號(hào)輸入端S ;所述的外殼為激勵(lì)信號(hào)、轉(zhuǎn)角信號(hào)的地端D。為更好補(bǔ)償環(huán)境溫度、濕度變化對(duì)轉(zhuǎn)角信號(hào)的影響，所述的電容值固定的電容器la、Ib,為空氣電介質(zhì)電容器。為減小旋轉(zhuǎn)時(shí)可變電容器產(chǎn)生的振動(dòng)，所述的動(dòng)片11與動(dòng)片21在轉(zhuǎn)軸4上平衡對(duì)稱設(shè)置。本發(fā)明的有益效果是1、傳感器的結(jié)構(gòu)采用金屬材料來制造實(shí)現(xiàn)的，因此可在惡劣的環(huán)境中使用，可靠性好，使用壽命長(zhǎng)；2、傳感器構(gòu)成的電氣電路形式為電容器與可變電容器串聯(lián)電路，其輸出的信號(hào)經(jīng)電容元件分壓形成，電容器和可變電容器的電介質(zhì)均為空氣，因此傳感器輸出的電壓信號(hào)不受環(huán)境溫度、濕度變化的影響；3、該傳感器輸出轉(zhuǎn)角信號(hào)為電壓信號(hào)，可瞬時(shí)測(cè)量電壓信號(hào)的幅值來確定轉(zhuǎn)角的角度，現(xiàn)有模數(shù)轉(zhuǎn)換電子模塊的采樣周期可在50ns以下，因此該傳感器可檢測(cè)高速旋轉(zhuǎn)物體高的轉(zhuǎn)角；4、傳感器由雙聯(lián)可變電容器構(gòu)成，可變電容器I和可變電容器2出現(xiàn)最大電容值的轉(zhuǎn)角不同，通過比較可變電容器I和可變電容器2的電容值，除了能測(cè)量被測(cè)旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)角外，還能判別正、反轉(zhuǎn)，計(jì)·算出轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)數(shù)；5、該傳感器加工方便，制造成本較低；與本轉(zhuǎn)角傳感器配套的測(cè)量裝置的電子元件性能穩(wěn)定、價(jià)格較低，因此轉(zhuǎn)角測(cè)量裝置制造成本相應(yīng)也低。


圖I為本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為可變電容器I的動(dòng)片形狀示意圖。圖3為可變電容器2的動(dòng)片形狀示意圖。圖4為本發(fā)明的定片形狀示意圖。圖5為采用本發(fā)明測(cè)量轉(zhuǎn)角的測(cè)量裝置方框圖。圖6為電容值與轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線圖。圖7為本發(fā)明的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為電容器la、lb的極板的形狀示意圖。標(biāo)號(hào)說明
I一可變電容器I ;2—可變電容器；3—外殼；4ー轉(zhuǎn)軸；
5一端蓋；6—定片軸；7—軸承；8 —電容器la、Ib的極板
11、21—可變電容器1、2的動(dòng)片；19ー弦邊；
12、22—可變電容器1、2的定片；
23—導(dǎo)向孔；31—引線孔；
41一隔尚套；42—?jiǎng)悠瑝|圈；43—夾持墊圈；
51—定位孔；52—螺母；53—螺釘；
61—定片墊圈；62—絕緣襯套；63—絕緣墊圈；
65—極板絕緣襯套；66—極板絕緣墊圈。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)對(duì)照附圖I說明本發(fā)明的第一實(shí)施例。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)角傳感器，包括可變電容器I、可變電容器2、套筒形狀的外殼3，可變電容器I、可變電容器2裝在外殼3內(nèi)，外殼3的兩端裝有端蓋5,端蓋5呈圓板形狀,端蓋5的一側(cè)設(shè)有與外殼3內(nèi)圓配合的凸臺(tái)，端蓋5的圓心部位裝有軸承7，靠近端蓋5圓周的部位等分設(shè)有3至6個(gè)定位孔51，定位孔51的個(gè)數(shù)優(yōu)選為4個(gè)。安裝有可變電容器I、可變電容器2的動(dòng)片11、21的轉(zhuǎn)軸4從軸承7中向外伸出；所述的轉(zhuǎn)軸4的中段套有隔離套41，轉(zhuǎn)軸4的左、右段分別套有夾持墊圈43，夾持墊圈43與隔離套41之間分別套有動(dòng)片11、21，動(dòng)片11之間套有動(dòng)片墊圈42，動(dòng)片21之間也套有動(dòng)片墊圈42，擰緊端蓋5上的螺釘53，使軸承7內(nèi)圈的端面夾壓夾持墊圈43將動(dòng)片11、21固定在轉(zhuǎn)軸4上；所述的軸承7為深溝球軸承或角接觸球軸承。為消除可變電容器1、2的定片之間雜散電容的影響，所述的隔離套41的長(zhǎng)度為所述的動(dòng)片與定片之間間隙長(zhǎng)度的100至300倍。可變電容器I的定片12和可變電容器2的定片22分別套在定片軸6上，定片軸 6的一端具有螺紋，另一端具有凸緣，定片軸6的中間部分為定片，定片之間套有定片墊圈61，套有定片12的定片軸6的螺紋端從端蓋5的定位孔51沿向左方向伸出，套有定片22的定片軸6的螺紋端從端蓋5的定位孔51沿向右方向伸出；定位孔51與定片軸6之間設(shè)有絕緣材料制成的絕緣襯套62，定片軸6通過絕緣材料制成的絕緣墊圈63、螺母52，緊固在端蓋5上，使定片與動(dòng)片無電接觸。所述的定片墊圈61和動(dòng)片墊圈42的厚度相等，動(dòng)片11位于相鄰的定片12中間位置，動(dòng)片21位于相鄰的定片22中間位置；所述的動(dòng)片與定片平行。所述的轉(zhuǎn)角傳感器除絕緣襯套62、絕緣墊圈63タト，其余部分采用鋁材料或不銹鋼材料制成。所述的動(dòng)片11、21的主體為半圓形，其弦邊19中部有一向外凸出一半圓形的耳部15，在動(dòng)片的圓心部位設(shè)有圓孔13，該圓孔的邊部設(shè)有向圓心凸出的條形齒17，該條形齒的方向與弦邊垂直，動(dòng)片套在轉(zhuǎn)軸4上時(shí)該條形齒插在轉(zhuǎn)軸4的鍵槽44中。采用上述結(jié)構(gòu)使動(dòng)片11、21和定片12、22的位置固定可靠，抗震動(dòng)。定片12、22為圓形，其中間部位挖出一部分，該挖出部分的形狀與動(dòng)片11、21的形狀相同，定片12、22的外圓邊處等分設(shè)有多個(gè)導(dǎo)向孔23，導(dǎo)向孔23的位置與端蓋5的定位孔51相對(duì)應(yīng)。動(dòng)片11、21和定片12、22的圓心在轉(zhuǎn)軸4的軸線上，所述的動(dòng)片隨轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動(dòng)吋，在0至360°內(nèi)，動(dòng)片與定片的重合面積發(fā)生周期性線性變化，會(huì)出現(xiàn)動(dòng)片與定片的某一重合面積對(duì)應(yīng)兩個(gè)轉(zhuǎn)角(參見圖6)，為區(qū)分這兩個(gè)轉(zhuǎn)角，可變電容器I的定片12與可變電容器2的定片22相互錯(cuò)開ー個(gè)定位孔51的孔位角度固定在端蓋5上，使得可變電容器I的動(dòng)片與定片出現(xiàn)最大重合面積時(shí)的轉(zhuǎn)角與可變電容器2的動(dòng)片與定片出現(xiàn)最大重合面積時(shí)的轉(zhuǎn)角不相同。為減小旋轉(zhuǎn)時(shí)可變電容器產(chǎn)生的振動(dòng)，所述的動(dòng)片11與動(dòng)片21在轉(zhuǎn)軸4上平衡對(duì)稱設(shè)置，即動(dòng)片11與動(dòng)片21在轉(zhuǎn)軸4上的角度相互錯(cuò)開180°，為此所述的動(dòng)片11、21的條形齒17在圓孔13上的位置也相互錯(cuò)開180°。與所述的動(dòng)片11、動(dòng)片21對(duì)應(yīng)的定片
12、定片22相互錯(cuò)開90°固定在端蓋5上。所述的轉(zhuǎn)角傳感器還包括電容值固定的電容器la、Ib,電容器Ia的一端與可變電容器I的定片軸6電連接，其連接點(diǎn)為轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出端A ;電容器Ib的一端與可變電容器2的定片軸6電連接，其連接點(diǎn)為轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出端B ;電容器la、Ib的另一端相連，其連接點(diǎn)為激勵(lì)信號(hào)E的輸入端S ;所述的外殼為激勵(lì)信號(hào)、轉(zhuǎn)角信號(hào)的地端D。為更好補(bǔ)償環(huán)境溫度、濕度變化對(duì)轉(zhuǎn)角信號(hào)的影響，所述的電容器la、lb，為空氣電介質(zhì)電容器。圖7為本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，與圖I的區(qū)別是所述的電容器la、lb也設(shè)置在外殼3內(nèi)，電容器la、Ib的結(jié)構(gòu)相同，以電容器Ia為例作說明，其結(jié)構(gòu)為,在可變電容器I的定位軸6的凸緣處設(shè)置ー極板8，極板8通過極板絕緣襯套65、極板絕緣墊圈66與定位軸6絕緣，極板8與相鄰的定片12構(gòu)成電容器Ia ;極板8用導(dǎo)線從引線孔31引出作為轉(zhuǎn)角傳感器的輸入端S,可變電容器I的定片軸作為轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出端A,可變電容器2的定片軸作為轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出端B。所述的極板8的結(jié)構(gòu)參見圖8,極板8為圓板形，圓心部位為ー圓孔其直徑略大于 隔離套41的外徑，圓周部位上等分設(shè)有孔24，孔24的直徑略大于極板絕緣襯套65的外徑，孔24的位置與所述定片的導(dǎo)向孔23相對(duì)應(yīng)。采用該結(jié)構(gòu)可使轉(zhuǎn)角傳感器的結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、使用方便，同時(shí)極板8為圓板形可有效地消除定片U、12之間雜散電容的影響?，F(xiàn)對(duì)照?qǐng)D5、圖6說明本發(fā)明的檢測(cè)原理，圖5中電容器Ia的一端與可變電容器I的定片連接，其連接點(diǎn)為轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出端A ;電容器Ib的一端與可變電容器2的定片連接，其連接點(diǎn)為轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出端B ;電容器la、lb的另一端相連，其連接點(diǎn)為激勵(lì)信號(hào)E的輸入端S ;激勵(lì)信號(hào)的地端D與可變電容器1、2的動(dòng)片相連接。可變電容器1、2的電容變化范圍相同，電容器la、lb的電容相等。根據(jù)圖5可知，
Ua / Ul = Cl / Ca (I)；
式I中Ul為可變電容器I上電壓、Ua為電容器Ia上電壓、Cl為可變電容器I的電容、Ca為電容器Ia的電容；
Ua = Ue - Ul (2)；
式2中Ue為激勵(lì)信號(hào)E的電壓；
將式2代入式I中有，
(Ue — Ul) / Ul = Cl / Ca (3)；
整理式3有，
Cl = CaX (Ue — Ul) / Ul (4)；
式4中Ue和Ca的數(shù)值可預(yù)先設(shè)定，Ul的數(shù)值可通過測(cè)量得知，只要測(cè)量出Ul的數(shù)值按式4進(jìn)行運(yùn)算就可求出可變電容器I的電容Cl。同理可的出可變電容器2的電容C2的表達(dá)式如下，
C2 = CbX (Ue - U2) / U2 (5)
式5中C2為可變電容器2的電容、Cb為電容器Ib的電容；U2為可變電容器2上電壓、Ue和Cb的數(shù)值可預(yù)先設(shè)定，U2可通過測(cè)量得知。需要特別說明的是，在上述電容元件串聯(lián)電路中，電壓Ul的表達(dá)式為
Ul = UeX (1/Cl) +[(1/Ca) + (1/C1)]；電壓U2的表達(dá)式為
U2 = UeX (1/C2) +[(1/Cb) + (1/C2)]；
由于電容器la、lb，可變電容器Cl、C2的電介質(zhì)為空氣，當(dāng)空氣的溫度、濕度發(fā)生變化時(shí)，空氣的介電常數(shù)e會(huì)發(fā)生變化，電容Ca、Cb、Cl、C2與空氣的介電常數(shù)e成比例關(guān)系，從電壓Ul、U2的表達(dá)式可看出介電常數(shù)e通過除法運(yùn)算可被消除，電壓Ul、U2不受溫度、濕度發(fā)變化的影響。圖6為可變電容器1、2的電容Cl、C2隨轉(zhuǎn)角變化的曲線圖，由于可變電容器1、2的動(dòng)片與定片之間重合區(qū)為扇形，其面積與轉(zhuǎn)角的變化成線性關(guān)系，所以其電容也與轉(zhuǎn)角的變化成線性關(guān)系。從圖6可看出，可變電容器I的電容Cl與轉(zhuǎn)角0之間的關(guān)系可表示為，0 = k Cl (O。寫 0 く 180。) (6)
0 = 360。一 k Cl (180。含 9 < 360。) (7)
式6、7中k為角度系數(shù)，為ー常數(shù)，在角度值0和電容值Cl已知的條件下可求出角度系數(shù)k。轉(zhuǎn)角0在0-360°范圍內(nèi)，電容Cl的同一數(shù)值對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的轉(zhuǎn)角，為區(qū)分電容Cl所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角，將可變電容器I的動(dòng)片11與定片12之間的夾角設(shè)置成與可變電容器2的動(dòng)片21與定片22之間的夾角不同，即在同一轉(zhuǎn)角下，電容Cl和電容C2不能同時(shí)為最大值，這樣參照電容C2可區(qū)分電容Cl所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角。在本實(shí)施例中可變電容器I的動(dòng)片、定片之間的夾角與可變電容器2的動(dòng)片、定片之間的夾角的差值為90°。設(shè)電容Cl、C2的變化范圍為0至200PF，根據(jù)圖6分析得知
當(dāng)電容C2 < 100PF、電容Cl < 100PF時(shí)，
轉(zhuǎn)角角度9 = k Cl ；
當(dāng)0寫電容C2 < 100PF,電容Clき100PF時(shí)，
轉(zhuǎn)角角度9 = k Cl ；
當(dāng)電容C2き100PF,電容Cl含200PF時(shí)，
轉(zhuǎn)角角度e = 360° — k Cl。圖5為使用該轉(zhuǎn)角傳感器的測(cè)量裝置原理方框圖，該裝置包括激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器、轉(zhuǎn)角傳感器、電壓跟隨器a、b、相敏檢波器a、b、模數(shù)轉(zhuǎn)換器a、b、數(shù)據(jù)處理器，轉(zhuǎn)角傳感器的輸入端S、D與激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接,轉(zhuǎn)角傳感器的輸出端A對(duì)地電壓Ul (可變電容器I上的電壓)輸出端B對(duì)地電壓U2 (可變電容器2上的電壓)分別輸送至電壓跟隨器a、電壓跟隨器b，所述的電壓跟隨器具有很高的輸入阻抗不吸收電流，具有較低的輸出阻抗可帶負(fù)載，電壓跟隨器a、電壓跟隨器b的輸出分別送至相敏檢波器a、相敏檢波器b，所述的相敏檢波器將交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)，相敏檢波器a、相敏檢波器b的輸出分別送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器a、模數(shù)轉(zhuǎn)換器b，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送至數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器中設(shè)置有程序能進(jìn)行如下運(yùn)算
第一歩，根據(jù)接受的可變電容器I上的電壓Ul的數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)定的激勵(lì)信號(hào)電壓Ue的數(shù)據(jù)、預(yù)先設(shè)定的電容器Ia的電容Ca的數(shù)據(jù)，按式4
Cl = CaX (Ue — Ul) / Ul (4)；
計(jì)算出可變電容器I的電容Cl ；第二步，根據(jù)接受的可變電容器2上的電壓U2的數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)定的激勵(lì)信號(hào)電壓Ue的數(shù)據(jù)、預(yù)先設(shè)定的電容器Ib的電容Cb的數(shù)據(jù)，按式5
C2 = CbX (Ue - U2) / U2 (5)；
計(jì)算出可變電容器2的電容C2。第三步、根據(jù)電容Cl電容C2的數(shù)據(jù)判斷，
轉(zhuǎn)角0是在0-180°范圍內(nèi)還是在180° -360°范圍內(nèi)；
第四步、根據(jù)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)角系數(shù)k(在轉(zhuǎn)角0和電容Cl已知的條件下可得出轉(zhuǎn)角系數(shù)k)，按式6、式7
0 = k Cl (O。き 0 く 180。) (6)；
0 = 360。一 k Cl (180。^ 9 < 360° ) (7)；
計(jì)算出轉(zhuǎn)角9，當(dāng)然根據(jù)轉(zhuǎn)角9還可以計(jì)算出轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)數(shù)。圖5的測(cè)量裝置原理方框圖所表示的激勵(lì)信號(hào)為交流電壓，
如果激勵(lì)信號(hào)為直流電壓可去掉相敏檢波器，將電壓跟隨器a、b的輸出直接分別送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器a、b，其余部分保持不變。由于本轉(zhuǎn)角傳感器輸出信號(hào)的為電壓信號(hào)，現(xiàn)有的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣速度、數(shù)據(jù)處理器運(yùn)算速度都很快，因此能夠瞬時(shí)測(cè)量高速旋轉(zhuǎn)物體的角度，選用高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器可獲得較高的測(cè)量精度。上述的測(cè)量裝置中電子元件均為通用的電子元件，如電壓跟隨器、相敏檢波器可由運(yùn)算放大器構(gòu)成，數(shù)據(jù)處理器可由單片機(jī)構(gòu)成，這些元件性能穩(wěn)定、價(jià)格較低，因此與本轉(zhuǎn)角傳感器配套的測(cè)量裝置制造成本相應(yīng)也低。
權(quán)利要求
1.ー種轉(zhuǎn)角傳感器，包括電介質(zhì)為空氣的可變電容器(I)、可變電容器(2)，套筒形狀的外殼(3)，所述的可變電容器裝在外殼(3)內(nèi)，外殼(3)的兩端裝有端蓋(5)，端蓋(5)的圓心部位裝有軸承(7)，靠近端蓋(5)圓周的部位對(duì)稱設(shè)有3至6個(gè)定位孔(51)； 安裝有可變電容器(I)、可變電容器(2)的動(dòng)片(11、21)的轉(zhuǎn)軸(4)從軸承(7)的內(nèi)孔中向外伸出； 可變電容器(I)的定片(12)和可變電容器(2)的定片(22)分別安裝在定片軸(6)上，定片軸(6)通過定位孔(51)固定在端蓋(5)上,定片軸(6)與定位孔(51)絕緣； 定片(12)之間的間隔相等、定片(22)之間的間隔相等；動(dòng)片(11)位于相鄰的定片(12)的中間位置，動(dòng)片(21)位于相鄰的定片(22)的中間位置；所述的動(dòng)片與定片平行； 所述的動(dòng)片平面形狀主體為半圓形，定片為圓形，其中間部位挖出一與動(dòng)片平面形狀相同的部分，動(dòng)片隨轉(zhuǎn)軸(4)旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)片與定片的重合面積發(fā)生周期性變化； 可變電容器(I)的定片(12)與可變電容器(2)的定片(22)相互錯(cuò)開ー個(gè)定位孔(51)的孔位角度固定在端蓋(5)上，使得可變電容器(I)的動(dòng)片與定片出現(xiàn)最大重合面積時(shí)的轉(zhuǎn)角與可變電容器(2)的動(dòng)片與定片出現(xiàn)最大重合面積時(shí)的轉(zhuǎn)角不相同； 所述的轉(zhuǎn)角傳感器還包括電容值固定的電容器(la、lb),電容器(Ia)的一端與可變電容器(I)的定片軸(6)電連接，其連接點(diǎn)為轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出端(A);電容器(Ib)的一端與可變電容器(2)的定片軸(6)電連接，其連接點(diǎn)為轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出端(B);電容器(la、Ib)的另一端相連，其連接點(diǎn)為電壓激勵(lì)信號(hào)輸入端(S);所述的外殼為激勵(lì)信號(hào)、轉(zhuǎn)角信號(hào)的地端(D)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)角傳感器，其特征是所述的電容器(la、lb)，為空氣電介質(zhì)電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的轉(zhuǎn)角傳感器，其特征是所述的動(dòng)片(11)與動(dòng)片(21)之間設(shè)有隔離套(41)，隔離套(41)的長(zhǎng)度為所述的動(dòng)片與定片之間間隙長(zhǎng)度的100至300倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的轉(zhuǎn)角傳感器，其特征是所述的動(dòng)片(11)與動(dòng)片(21)在轉(zhuǎn)軸(4)上平衡對(duì)稱設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的轉(zhuǎn)角傳感器，其特征是所述的端蓋(5)上的定位孔(51)的個(gè)數(shù)為4個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)角傳感器，其特征是所述的電容器(la、Ib)設(shè)置在外殼(3)內(nèi)，電容器(la、lb)結(jié)構(gòu)為，在定位軸(6)的凸緣處設(shè)置ー極板(8)，極板(8)通過極板絕緣襯套(65)、極板絕緣墊圈(66)與定位軸(6)絕緣，極板(8)與相鄰的定片構(gòu)成電容器(la、lb);極板(8)用導(dǎo)線從引線孔(31)引出作為轉(zhuǎn)角傳感器的輸入端S，可變電容器(I)的定片軸作為轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出端A，可變電容器(2)的定片軸作為轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出端B。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)角傳感器，其特征是所述的極板(8)為圓板形，圓心部位為一圓孔其直徑大于隔離套(41)的外徑，圓周部位上等分設(shè)有孔(24)，孔(24)的直徑略大于極板絕緣襯套(65)的外徑，孔(24)的位置與所述定片的導(dǎo)向孔(23)相對(duì)應(yīng)。
全文摘要
一種轉(zhuǎn)角傳感器，包括電介質(zhì)為空氣的可變電容器(1)、可變電容器(2)、套筒形狀的外殼(3)，所述的可變電容器裝在外殼(3)內(nèi)，外殼(3)的兩端裝有端蓋(5)，端蓋的圓心部位裝有軸承(7)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其電容值可產(chǎn)生與轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角值相對(duì)應(yīng)的變化，用于檢測(cè)被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)角度，所述的轉(zhuǎn)角傳感器還包括電容值固定的電容器(1a、1b)，電容器(1a、1b)分別與可變電容器(1、2)串聯(lián)，其信號(hào)輸出能消除環(huán)境溫度、濕度變化的影響，該轉(zhuǎn)角傳感器能在高溫、嚴(yán)寒、潮濕、高速、高震動(dòng)的場(chǎng)合工作，具有較高的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換精度。傳感器的結(jié)構(gòu)采用金屬材料來制造實(shí)現(xiàn)的，可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)G01B7/30GK102798340SQ20121028815
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者高玉琴 申請(qǐng)人:高玉琴