專利名稱：電容式相對角度傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感器，尤其是涉及一種電容式相對角度傳感器。
背景技術：
隨著經濟的發展，社會的進步，汽車已經越來越多的進入尋常百姓家，同時汽車的性能也越來越受到關注。雖然汽車有了上百年的歷史，但在各方面一直在不斷的完善著，尤其是近幾年汽車的普及，人們對汽車的安全性，舒適性等方面要求越來越高。在汽車方向控制方面，從過去的無助力到現在的液壓助力、電子助力無不朝著舒適化的方向發展。在電子助力方面目前大部分是用電位器作為轉矩傳感器，而它是靠滑套的上下移動，把轉矩傳給電位器，通過電位器轉化成電信號，由于要求的精度相當高，所以滑套里面的蝸桿也要求有很高的精度，這使得產品的報廢率相當高；同時電位器是一種有觸點的裝置，存在著一定的損耗。上述機構存在結構復雜，制造成本高，安裝維修不方便，報廢率高的缺點。出于上述原因考慮，利用電容來角度扭轉等方面的傳感器便應運而生，如“一種電容式角度扭距雙信號車用傳感器”，專利號為200520007587.5，它是利用在測量扭桿的敏感軸上安裝雙角位移測量機構的方法，實現角度和扭距信號同時采集輸出；其角度測量通過在一種變結構電容極板上形成多相電場后，經過電場合成耦合實現，在結構上具有以下特征軸聯動片固定于軸套上，插入外接扭桿后跟隨扭桿轉動；殼聯動片由外接扭桿敏感軸另一端撥動；定片上的源極板沿圓周緊密排列，均勻分布，且面積相等；激勵源電路、信號處理鑒相電路及信號差分電路是其基本附屬電路，集成或組合安裝與定片上；極板制作在覆銅板上。由于采用了軸聯動片和定片的形式，在結構上過于復雜，而且不好安裝，一旦出現問題需要維修的話重新更換零件相當不方便。
發明內容
本實用新型主要是解決現有技術所存在的結構復雜，安裝不方便，維修麻煩等的技術問題，從而提供一種結構簡單，安裝方便，易于維修，適應性強，響應速度快的電容式相對角度傳感器。
本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的包括外殼和設置在外殼內部的轉動軸，所述轉動軸分為上轉動軸和下轉動軸，上轉動軸和下轉動軸之間通過扭桿相連接，在所述上轉動軸和下轉動軸上均設置有源極板，在對應的外殼內部也相應的設置有源極板。在所述上、下轉動軸和對應的外殼內部設置源極板，在轉動軸轉動的時候源極板之間會產生電容的變化，從而可以反映出相對角度的變化，在上、下轉動軸對應外殼上的源極板上可以分別引出兩個電容，電容值通過轉換電路轉換成相應的電壓；采用電容的形式使得本實用新型適應性強，靈敏度高，動態響應速度快的優點。
作為優選，所述源極板通過絕緣層附在上、下轉動軸和外殼內部，所述上下轉動軸和外殼內部的一側分成若干等份，間隔均勻排列有源極板；另外一側分成上下兩部分，所述上下兩部分分成若干等份，上下間隔交錯排列有源極板。絕緣層可以采用陶瓷作為材料，有必要的時候也可以采用其他代替。
作為優選，上、下轉動軸附有源極板處的圓周均勻分為36等份，以中心為線分為上下兩部分，上下兩部分間隔交錯排列有源極板，所述上下兩部分的源極板各自連成一片；對應的外殼內部附有源極板處的圓周均勻分為36等份，以中心為線分為上下兩部分，上下兩部分間隔均勻的分布有源極板，上下兩部分的源極板在相同等份內。所述外殼內部的源極板和上、下轉動軸上的源極板分別構成相同的差分電容，源極板一般可以采用銅片，根據需要也可以采用其他形式。
作為優選，所述上、下轉動軸和外殼的軸心在同一直線上，上、下轉動軸和外殼之間的間隙在0.1-0.3mm之間。根據靈敏度的需要，可以調整上、下轉動軸和外殼之間的間隙，而且采用上、下轉動軸和外殼的軸心在同一直線的形式在結構上比較簡單，而且安裝以目前的技術并不復雜。
作為優選，上、下轉動軸的外端通過銷孔分別和上方向柱，下方向柱相連接。上、下轉動軸的外端分別與上、下方向柱相連接，連接的方式可以是多樣的，并不一定要采用銷孔的形式。
因此，本實用新型由于采用電容的形式具有適應性強，靈敏度高，動態響應速度快的優點，而且總體結構上采用轉動軸和外殼相結合的結構使得結構簡單，安裝方便，易于維修。
附圖1是本實用新型的一種結構示意圖；附圖2是本實用新型源極板的排列結構示意圖；附圖3是本實用新型源極板展開示意圖；附圖4是本實用新型工作示意圖；附圖5是本實用新型的電容變化示意圖；具體實施方式
下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
實施例1如圖1所示，本實用新型整體結構上成上下對稱的結構，上轉動軸11和下轉動軸12設置在外殼4的內部，扭桿2將上轉動軸11和下轉動軸12連接在一起，所述扭桿2的兩頭呈長方體狀；在扭桿2與上、下轉動軸11，12連接處，上、下轉動軸11，12的內孔也成長方體狀與扭桿2的兩頭相配合同時上、下轉動軸11，12齒合，上轉動軸11保留上半齒而下轉動軸12保留下半齒，所述上半齒和下半齒并不接觸，留有間隙，保證上轉動軸11做出轉動的時候齒合部分上半齒不會與下半齒相碰；在所述上、下轉動軸11，12的外端均設置有連接口8和銷孔5。在上、下轉動軸11，12上均設置有軸承，同時外殼4兩端用外蓋9封住，在外蓋9和軸承之間設置有彈簧墊。在所述上轉動軸11和下轉動軸12上分別設置有源極板3，在對應的外殼4內部也相應的設置有源極板3；源極板3采用銅片，所述銅片均通過陶瓷層附在上、下轉動軸11，12和外殼4內部；上、下轉動軸11，12附有源極板3處的圓周均勻分為36等份，以中心為線分為上下兩部分，上下兩部分間隔交錯排列有源極板3，所述上下兩部分的源極板3各自連成一片；對應的外殼4內部附有源極板3處的圓周均勻分為36等份，以中心為線分為上下兩部分，上下兩部分間隔均勻的分布有源極板3，上下兩部分的源極板3在相同等份內。即外殼4內部圓周上有36片銅片，分成上下一起的18組間隔排列；上、下轉動軸11，12圓周上各有36片銅片，分成上下兩部分間隔交錯排列，所述銅片為長方形狀(參見圖2，3)。在上轉動軸11對應的外殼4內部兩組銅片上分別引出兩組電容C1、C2；在下轉動軸12對應的外殼4內部兩組銅片上也分別引出兩組電容C3、C4。上、下轉動軸11，12和外殼4形成的結構相同。
如圖4所示，上轉動軸11與上方向柱6相連接，下轉動軸12與下方向柱7相連接，上方向柱6上連接有方向盤而下方向柱7則控制著輪胎的方向，同時連接有MCU，所述MCU與一電機10相連接。在無助力的情況下，當方向盤轉動帶動上方向柱6轉動時，而下方向柱7由于地面的阻力，無法跟著轉動，就產生了相對運動。即上方向柱6帶動上轉動軸11轉動，而外殼4是固定不動的，通過陶瓷附在上轉動軸11和與之對應外殼4內部上的銅片之間的電容的面積就發生了變化而電容量也發生了相應變化，即C1、C2發生了相應的變化(參見圖5)，將這個變化通過轉換電路轉換成相應的電壓變化。雖然上轉動軸11通過扭桿2將力傳給了下轉動軸12，但下轉動軸12由于地面阻力的作用不能轉動，所以通過陶瓷附在下轉動軸12和與之對應外殼4內部上的銅片之間的電容不發生變化，即C3、C4不發生變化，電壓也就不發生變化。這樣通過上下兩個電壓的比較，反應出相應的相對角度。當相對角度超過5°的時候，由于上轉動軸11和下轉動12軸齒合，力就直接傳遞過去了，所以相對轉角在5°范圍內。
當有助力的時候，上方向柱6帶動上轉動軸11，使上轉動軸11發生偏轉，上轉動軸11上的銅片與對應外殼4內部的銅片所形成的電容就會產生變化，通過轉換電路轉換成相應的電壓變化，而下轉動軸12上的銅片與對應外殼4內部的銅片所形成的電容不會產生變化，即電壓信號也不會有變化，將兩個電壓信號做比較，并把結果傳遞給MCU，MCU根據此信號，結合車速，發動機等信號，通過處理輸出相應的電流，控制電機10轉動去助力，而這個助力帶動下轉動軸12朝上方向柱6轉動方向運動，在整個過程中傳感器一直監視著上、下轉動軸11，12相對角度的變化，并傳送給MCU，使得MCU能準確的提供助力，直到相對角在方向設計允許的范圍內。
權利要求1.一種電容式相對角度傳感器，包括外殼和設置在外殼內部的轉動軸，其特征是所述轉動軸(1)分為上轉動軸(11)和下轉動軸(12)，上轉動軸(11)和下轉動軸(12)之間通過扭桿(2)相連接，在所述上轉動軸(11)和下轉動軸(12)上均設置有源極板(3)，在對應的外殼(4)內部也相應的設置有源極板(3)。
2.根據權利要求1所述的電容式相對角度傳感器，其特征是所述源極板(3)通過絕緣層附在上、下轉動軸(11，12)和外殼(4)內部，所述上、下轉動軸(11)，12)和外殼(4)內部的一側分成若干等份，間隔均勻排列有源極板(3)；另外一側分成上下兩部分，所述上下兩部分分成若干等份，上下間隔交錯排列有源極板(3)。
3.根據權利要求2所述的電容式相對角度傳感器，其特征是上、下轉動軸(11，12)附有源極板(3)處的圓周均勻分為36等份，以中心為線分為上下兩部分，上下兩部分間隔交錯排列有源極板(3)，所述上下兩部分的源極板(3)各自連成一片；對應的外殼(4)內部附有源極板(3)處的圓周均勻分為36等份，以中心為線分為上下兩部分，上下兩部分間隔均勻的分布有源極板(3)，上下兩部分的源極板(3)在相同等份內。
4.根據權利要求1或2或3所述的電容式相對角度傳感器，其特征是所述上、下轉動軸(11，12)和外殼(4)的軸心在同一直線上，上、下轉動軸(11，12)和外殼(4)之間的間隙在0.1-0.3mm之間。
5.根據權利要求1所述的電容式相對角度傳感器，其特征是上、下轉動軸(11，12)的外端通過銷孔(5)分別和上方向柱(6)，下方向柱(7)相連接。
專利摘要本實用新型具體涉及一種電容式相對角度傳感器。包括外殼和設置在外殼內部的上、下轉動軸，所述上、下轉動軸之間通過扭桿相連接，在所述上、下轉動軸和外殼內部的一側分成若干等份，間隔均勻排列有源極板；另外一側分成上下兩部分，所述上下兩部分分成若干等份，上下間隔交錯排列有源極板，轉動的時候通過電容變化信號的比較反映出相對角度變化。本實用新型由于采用電容的形式具有適應性強，靈敏度高，動態響應速度快的優點，而且總體結構上采用轉動軸和外殼相結合的結構使得結構簡單，安裝方便，易于維修。
文檔編號G01B7/30GK2929648SQ200620104160
公開日2007年8月1日 申請日期2006年5月31日 優先權日2006年5月31日
發明者林觀建 申請人:林觀建
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
