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專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器及測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)量器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器及測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
位置傳感器被用于以電子方式監(jiān)控機(jī)械部件的位置或移動(dòng)。位置傳感器產(chǎn)生隨部件位置的變化而變化的電信號(hào)。電氣的位置傳感器被包括到很多產(chǎn)品中。例如，位置傳感器可使得各種機(jī)動(dòng)部件的狀態(tài)被以電子方式監(jiān)控和控制。位置傳感器有多種型式如旋轉(zhuǎn)電位器，光電編碼器(增量型和絕對(duì)值型)，磁性體的長(zhǎng)度位置，高度、水平位置等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器及測(cè)量方法，目的在于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器，包括測(cè)量軸，所述測(cè)量軸的一端設(shè)有永磁體，另一端具有用于和旋轉(zhuǎn)軸相連的連軸結(jié)構(gòu)，所述永磁體沿測(cè)量軸徑向充磁，所述測(cè)量軸可旋轉(zhuǎn)地嵌在一外殼中，測(cè)量軸設(shè)有永磁體的一端位于外殼內(nèi)，所述外殼內(nèi)還設(shè)有印制電路板，所述印制電路板上設(shè)有能夠感應(yīng)永磁體旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)芯片和記錄永磁體旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的鐵電存儲(chǔ)器，所述印制電路板接有電源線。上述的一種旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器，其中:所述連軸結(jié)構(gòu)包括圓筒狀的連接體，所述連接體的兩端分別套接在測(cè)量軸和旋轉(zhuǎn)軸上并用螺絲固定。上述的一種旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器，其中:所述鐵電存儲(chǔ)器還能夠存儲(chǔ)永磁體旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的，所述印制電路板上設(shè)有能夠?qū)㈦妷耗M信號(hào)轉(zhuǎn)為輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。上述的一種旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器，其中:所述測(cè)量軸通過軸承和外殼相連接。上述的一種旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器，其中:所述檢測(cè)芯片位于印制電路板的中部并與設(shè)置在所述測(cè)量軸上的永磁體相對(duì)應(yīng)。上述的一種旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器，其中:所述永磁體為磁鋼。一種基于上述旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器的旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量方法，包括以下步驟:
A、啟動(dòng)電源給印制電路板供電，同時(shí)處理器讀取鐵電存儲(chǔ)器的位置數(shù)據(jù)；
B、啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，由所述旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)測(cè)量軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再由測(cè)量軸帶動(dòng)永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)；
C、檢測(cè)芯片根據(jù)永磁體的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化感應(yīng)出永磁體的旋轉(zhuǎn)位置并將信號(hào)傳遞給處理器，處理器計(jì)數(shù)及將結(jié)果實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在鐵電存儲(chǔ)器內(nèi)；
D、鐵電存儲(chǔ)器記錄檢測(cè)芯片的感應(yīng)結(jié)果并存儲(chǔ)永磁體的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。所述步驟D還包括:控制鐵電存儲(chǔ)器對(duì)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)實(shí)時(shí)儲(chǔ)存，當(dāng)測(cè)量器斷電恢復(fù)時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)恢復(fù)到斷電前的數(shù)據(jù)。所述步驟C具體包括:檢測(cè)芯片根據(jù)旋轉(zhuǎn)永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化形成變化電壓，并以電壓的形式判定永磁體的旋轉(zhuǎn)位置。
所述步驟D具體包括:將鐵電存儲(chǔ)器信號(hào)通過處理器讀取以相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器輸出方式來標(biāo)定永磁體旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)和位置，處理器同時(shí)將信號(hào)通過轉(zhuǎn)換器輸出到測(cè)試電腦，并在測(cè)試電腦中直觀顯示旋轉(zhuǎn)軸的圈數(shù)和位置。本發(fā)明所提供的一種旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器及其實(shí)現(xiàn)方法，本測(cè)量器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量靈敏，能夠方便實(shí)現(xiàn)軸的旋轉(zhuǎn)位置和圈數(shù)，并且復(fù)位方便，復(fù)位只需通過軟件方法，不需通過物理方法，這樣提高了復(fù)位速度，方便簡(jiǎn)單。


圖1為本發(fā)明測(cè)量器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明印制電路板的布置示意圖。
具體實(shí)施例方式以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，一種旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器，包括外殼1、測(cè)量軸2、永磁體3、印制電路板4、電源線5、連軸結(jié)構(gòu)。其中永磁體3為磁鋼并沿測(cè)量軸2徑向充磁，印制電路板4上設(shè)有檢測(cè)芯片41、轉(zhuǎn)換器、鐵電存儲(chǔ)器和處理器，印制電路板多個(gè)元器件的連接參閱圖2。測(cè)量軸2的一端設(shè)永磁體3，另一端通過連軸結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)軸8相連。測(cè)量軸2通過軸承6嵌在外殼I中,測(cè)量軸2設(shè)有永磁體3的一端位于外殼I內(nèi)。檢測(cè)芯片41位于印制電路板4的中部并和永磁體3的位置相對(duì)應(yīng)。電源線5連接相應(yīng)的電源，該電源為DC電源，也就是直流電源，該電源采用5-30V的寬電壓供電，電源與輸出接口設(shè)有防雷、防靜電、防過壓、防過流等防護(hù)措施，確保測(cè)量器能工作在不同的環(huán)境，電源線5通過一接頭51固定在外殼I上，并和印制電路板4相連。連軸結(jié)構(gòu)包括圓筒狀的連接體72，連接體72的兩端分別套接在測(cè)量軸2和旋轉(zhuǎn)軸8上并用螺絲71固定。當(dāng)然連軸結(jié)構(gòu)也可以是其他方式，比如連接體72的兩端內(nèi)壁上具有螺紋，并通過螺紋連接和測(cè)量軸2和旋轉(zhuǎn)軸8相連。外殼I通過螺釘固定在一 L型的固定支架9上，固定支架9固定在一底座10上，這樣本測(cè)量器就平穩(wěn)地放置于地面或工作臺(tái)面，支架9上的螺釘孔呈長(zhǎng)條形，這樣測(cè)量器就可以上下調(diào)整位置，使測(cè)量軸2和旋轉(zhuǎn)軸8準(zhǔn)確連接。本測(cè)量器能夠測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸8的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和旋轉(zhuǎn)位置，具體方法步驟和原理如下:
501:啟動(dòng)電源給印制電路板4供電，同時(shí)處理器讀取鐵電存儲(chǔ)器的位置數(shù)據(jù)；
502:啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸8,由所述旋轉(zhuǎn)軸8帶動(dòng)測(cè)量軸2轉(zhuǎn)動(dòng),再由測(cè)量軸2帶動(dòng)永磁體3轉(zhuǎn)
動(dòng)；
503:檢測(cè)芯片41根據(jù)永磁體3的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化感應(yīng)出永磁體3的旋轉(zhuǎn)位置并將信號(hào)傳遞給處理器，處理器計(jì)數(shù)及將結(jié)果實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在鐵電存儲(chǔ)器內(nèi)；
504:鐵電存儲(chǔ)器根據(jù)檢測(cè)芯片41的感應(yīng)結(jié)果記錄永磁體3的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；鐵電存儲(chǔ)器對(duì)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)實(shí)時(shí)儲(chǔ)存，當(dāng)測(cè)量器斷電恢復(fù)時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)恢復(fù)到斷電前的數(shù)據(jù)；同時(shí)處理器將信號(hào)通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為相應(yīng)的信號(hào)輸出到測(cè)試電腦，并在測(cè)試電腦中直觀顯示旋轉(zhuǎn)軸8的圈數(shù)和位置。檢測(cè)芯片41根據(jù)旋轉(zhuǎn)永磁體3產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化形成變化電壓，并以電壓的形式判定永磁體3的旋轉(zhuǎn)物理位置。鐵電存儲(chǔ)器以相應(yīng)的記錄來標(biāo)定永磁體3旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。具體來說，永磁體3每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，檢測(cè)芯片41形成0-5V的電壓變化，并能根據(jù)信號(hào)變化判斷旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)的位置；鐵電存儲(chǔ)器可以在永磁體3正轉(zhuǎn)時(shí)將圈數(shù)記錄增加，在永磁體3反轉(zhuǎn)時(shí)圈數(shù)記錄減少，并將數(shù)據(jù)存入到無限次數(shù)的鐵電存儲(chǔ)器中。上述方案是在印制電路板4上設(shè)置轉(zhuǎn)換器，讓信號(hào)的轉(zhuǎn)換功能獨(dú)立于處理器，這樣就提高了處理器的處理能力，且轉(zhuǎn)換器可以根據(jù)需要將檢測(cè)芯片41檢測(cè)到的磁感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成需要的電信號(hào)或轉(zhuǎn)換成其他信號(hào)如RS485，CAN信號(hào)，脈沖信號(hào)，數(shù)字信號(hào)等，來用以輸出旋轉(zhuǎn)軸8的圈數(shù)和位置。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不足以限制本發(fā)明的技術(shù)方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，可以根據(jù)上述說明加以增減、替換、變換或改進(jìn)，而所有這些增減、替換、變換或改進(jìn)后的技術(shù)方案，都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器，其特征在于，包括測(cè)量軸，所述測(cè)量軸的一端設(shè)有永磁體，另一端具有用于和旋轉(zhuǎn)軸相連的連軸結(jié)構(gòu)，所述永磁體沿測(cè)量軸徑向充磁，所述測(cè)量軸可旋轉(zhuǎn)地嵌在一外殼中，測(cè)量軸設(shè)有永磁體的一端位于外殼內(nèi)，所述外殼內(nèi)還設(shè)有印制電路板，所述印制電路板上設(shè)有處理器、能夠感應(yīng)永磁體旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)芯片和記錄永磁體旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的鐵電存儲(chǔ)器，所述印制電路板接有電源線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器，其特征在于，所述連軸結(jié)構(gòu)包括圓筒狀的連接體，所述連接體的兩端分別套接在測(cè)量軸和旋轉(zhuǎn)軸上并用螺絲固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器，其特征在于，所述鐵電存儲(chǔ)器還能夠存儲(chǔ)永磁體旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，所述印制電路板上設(shè)有能夠?qū)㈦妷耗M信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器，其特征在于，所述測(cè)量軸通過軸承和外殼相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器，其特征在于，所述檢測(cè)芯片位于印制電路板的中部并與設(shè)置在所述測(cè)量軸上的永磁體相對(duì)應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器，其特征在于，所述永磁體為磁鋼。
7.一種基于權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器的旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量方法，其特征在于包括以下步驟: A、啟動(dòng)電源給印制電路板供電，同時(shí)處理器讀取鐵電存儲(chǔ)器的位置數(shù)據(jù)； B、啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，由所述旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)測(cè)量軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再由測(cè)量軸帶動(dòng)永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)； C、檢測(cè)芯片根據(jù)永磁體的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化感應(yīng)出永磁體的旋轉(zhuǎn)位置并將信號(hào)傳遞給處理器，處理器計(jì)數(shù)及將結(jié)果實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在鐵電存儲(chǔ)器內(nèi)； D、鐵電存儲(chǔ)器記錄檢測(cè)芯片的感應(yīng)結(jié)果并存儲(chǔ)永磁體的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)位旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟D還包括:控制鐵電存儲(chǔ)器對(duì)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)實(shí)時(shí)儲(chǔ)存，當(dāng)測(cè)量器斷電恢復(fù)時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)恢復(fù)到斷電前的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟C具體包括:檢測(cè)芯片根據(jù)旋轉(zhuǎn)永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化形成變化電壓，并以電壓的形式判定永磁體的旋轉(zhuǎn)物理位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟D具體包括:將鐵電存儲(chǔ)器信號(hào)通過處理器讀取以相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器輸出方式來標(biāo)定永磁體旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)和位置，處理器同時(shí)將信號(hào)通過轉(zhuǎn)換器輸出到測(cè)試電腦，并在測(cè)試電腦中直觀顯示旋轉(zhuǎn)軸的圈數(shù)和位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量器及測(cè)量方法，測(cè)量器包括測(cè)量軸，所述測(cè)量軸的一端設(shè)有永磁體，另一端具有用于和旋轉(zhuǎn)軸相連的連軸結(jié)構(gòu)，所述永磁體沿測(cè)量軸徑向充磁，所述測(cè)量10軸可旋轉(zhuǎn)地嵌在一外殼中，測(cè)量軸設(shè)有永磁體的一端位于外殼內(nèi)，所述外殼內(nèi)還設(shè)有印制電路板，所述印制電路板上設(shè)有能夠感應(yīng)永磁體旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)芯片和記錄永磁體旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的鐵電存儲(chǔ)器，所述印制電路板接有電源線。本發(fā)明精髓充分利用了單圈物理測(cè)量結(jié)合實(shí)時(shí)記憶組成多圈位置記憶的測(cè)量方法。本測(cè)量器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量靈敏，能夠方便實(shí)現(xiàn)軸的旋轉(zhuǎn)位置和圈數(shù)，并且復(fù)位方便，復(fù)位只需通過軟件方法，不需通過物理方法，這樣提高了復(fù)位速度，方便簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01B7/00GK103090777SQ20131003791
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者吳邦春, 何旭高, 魏勇超 申請(qǐng)人:深圳市測(cè)力佳控制技術(shù)有限公司