一種轉角傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明公開的一種轉角傳感器，通過設置有隨轉部件的第一齒輪與被測件同步轉動，并帶動與之嚙合的第二齒輪轉動；再通過感應裝置檢測隨轉部件的位置變化，生成并輸出第一齒輪在一個周期內的轉角信號，通過線性霍爾傳感器檢測設置于第二齒輪上的磁環的位置變化，生成并輸出第二齒輪的轉角信號；最后通過處理器接收第一齒輪在一個周期內的轉角信號及第二齒輪的轉角信號，并根據存儲器存儲的對應關系及預設關系生成并輸出第一齒輪總轉角信號；所述轉角傳感器只需兩個齒輪與一個線性霍爾傳感器，即可實現對被測件轉動角度的測量及輸出，隨轉部件與感應裝置均可采用成本較低的器件，相比于現有技術器件成本明顯降低。
【專利說明】一種轉角傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及檢測裝置【技術領域】，尤其涉及一種轉角傳感器。
【背景技術】
[0002]轉角傳感器是用來測量轉動機構轉動角度的傳感器。如汽車方向盤轉角傳感器，測量方向盤轉角，并將采集的信息提供給其他單元，作為控制器發出控制指令的輸入信號。
[0003]目前，現有技術中普遍存在的轉角傳感器如圖1所示，包括一個第一齒輪101、兩個分別裝有磁環的第二齒輪102及與所述磁環對應設置的兩個線性霍爾傳感器，由第一齒輪101帶動兩個第二齒輪102轉動；當所述轉角傳感器應用于方向盤轉角測量上時，第一齒輪101與方向盤轉向管同步轉動，兩個第二齒輪102上的磁環跟隨第二齒輪102—起轉動，第二齒輪102下面的PCB板上的線性霍爾傳感器能夠檢測到第二齒輪102上磁環所轉過的角度，通過兩個線性霍爾傳感器的所測數據，可以計算出第一齒輪101所轉過的角度，進而得出方向盤所轉過的角度。
[0004]現有技術中的轉角傳感器包括三個齒輪及兩個線性霍爾傳感器，雖然能夠實現對所述被測件轉角的測量，但其生產所需器件較多，成本較高。

【發明內容】

[0005]有鑒于此，本發明提供了一種轉角傳感器，以解決現有技術成本較高的問題。
[0006]為了實現上述目的，現提出的方案如下:
[0007]一種轉角傳感器，包括:
[0008]電路板；
[0009]設置有隨轉部件的第一齒輪，用于與被測件同步轉動；
[0010]設置于所述電路板上、與所述第一齒輪上的隨轉部件相對應的感應裝置，用于檢測所述隨轉部件的位置，生成所述隨轉部件位置的變化信號，并根據所述隨轉部件位置的變化信號生成并輸出所述第一齒輪在一個周期內的轉角信號；
[0011]與所述第一齒輪嚙合連接、且裝有磁環的第二齒輪；
[0012]設置于所述電路板上、與所述第二齒輪上的磁環相對應的線性霍爾傳感器，用于檢測所述磁環的位置，生成所述磁環位置的變化信號，并根據所述磁環位置的變化信號生成并輸出所述第二齒輪的轉角信號；
[0013]設置于所述電路板上的存儲器，用于存儲所述第一齒輪在一個周期內的轉角信號及所述第二齒輪的轉角信號和所述第二齒輪所轉圈數之間的對應關系、所述第一齒輪與第二齒輪之間的齒數比值，以及所述第二齒輪所轉圈數、所述第二齒輪的轉角信號、所述齒數比值與所述第一齒輪總轉角信號之間的預設關系；
[0014]設置于所述電路板上、與所述存儲器、感應裝置及線性霍爾傳感器相連的處理器，用于接收所述第一齒輪在一個周期內的轉角信號及所述第二齒輪的轉角信號，并將所述第一齒輪在一個周期內的轉角信號及所述第二齒輪的轉角信號根據所述對應關系及預設關系生成并輸出所述第一齒輪總轉角信號。
[0015]優選的，所述隨轉部件為分段弧形反光金屬。
[0016]優選的，所述感應裝置為光感元件。
[0017]優選的，所述弧形反光金屬包括:
[0018]長度為所述第一齒輪圓周周長的六分之一的第一段弧形反光金屬；
[0019]長度為所述第一齒輪圓周周長的十二分之一的第二段弧形反光金屬；
[0020]長度為所述第一齒輪圓周周長的三分之一的第三段弧形反光金屬；
[0021]且所述第一段弧形反光金屬與所述第二段弧形反光金屬之間相距長度為所述第一齒輪圓周周長的十二分之一，所述第二段弧形反光金屬與所述第三段弧形反光金屬之間相距長度為所述第一齒輪圓周周長的十二分之一，所述第三段弧形反光金屬與所述第一段弧形反光金屬之間相距長度為所述第一齒輪圓周周長的四分之一。
[0022]優選的，所述光感元件包括四個光感元件，相鄰的兩個光感元件的中間點之間的距離為所述第一齒輪圓周周長的十二分之一。
[0023]優選的，所述隨轉部件為磁環。
[0024]優選的，所述感應裝置為霍爾傳感器。
[0025]優選的，所述存儲 器內存儲的所述第二齒輪所轉圈數、所述第二齒輪的轉角信號、所述齒數比值與所述第一齒輪總轉角信號之間的預設關系為:θ = (?*360+β ) /r ；
[0026]其中，i為所述第二齒輪所轉圈數，β為所述第二齒輪的轉角信號，r為所述齒數比值，Θ為所述第一齒輪總轉角信號。
[0027]優選的，所述存儲器內存儲的所述第一齒輪與第二齒輪的齒數比值為:r=l.8 ；
[0028]其中，r為所述齒數比值。
[0029]優選的，所述第一齒輪與第二齒輪的材料均為塑料。
[0030]從上述的技術方案可以看出，本發明公開的轉角傳感器，通過設置有隨轉部件的第一齒輪與被測件同步轉動，并帶動與之嚙合的第二齒輪轉動；再通過所述感應裝置檢測所述隨轉部件的位置，生成并輸出所述第一齒輪在一個周期內的轉角信號，通過所述線性霍爾傳感器檢測設置于所述第二齒輪上的磁環的位置，生成并輸出所述第二齒輪的轉角信號；最后通過所述電路板上的處理器接收所述第一齒輪在一個周期內的轉角信號及所述第二齒輪的轉角信號，并根據存儲于所述存儲器內的所述對應關系及預設關系生成并輸出所述第一齒輪總轉角信號；所述轉角傳感器只需兩個齒輪與一個線性霍爾傳感器，即可通過上述過程實現對所述被測件轉動角度的測量及輸出，且所述隨轉部件與感應裝置均可采用成本較低的器件，相比于現有技術中的三個齒輪與兩個線性霍爾傳感器，器件成本明顯降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1為現有技術中的轉角傳感器示意圖；[0033]圖2為本發明實施例公開的轉角傳感器示意圖；
[0034]圖3為本發明另一實施例公開的第一齒輪示意圖；
[0035]圖4為本發明另一實施例公開的轉角傳感器示意圖。
【具體實施方式】
[0036]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0037]本發明提供了一種轉角傳感器，以解決現有技術成本較高的問題。
[0038]具體的，如圖2所示，包括:
[0039]電路板100 ；
[0040]設置有隨轉部件的第一齒輪101 ；
[0041]設置于電路板100上、與第一齒輪101上的隨轉部件相對應的感應裝置102 ；
[0042]與第一齒輪101嚙合連接、且裝有磁環的第二齒輪103 ；
[0043]設置于電路板100上、與第二齒輪103上的磁環相對應的線性霍爾傳感器104 ；
[0044]設置于電路板100上的存儲器；
[0045]設置于電路板100上、與感應裝置102及線性霍爾傳感器104相連的接收單元；
[0046]設置于電路板100上、與所述接收單元及存儲器相連的處理器。
[0047]具體的工作原理為:
[0048]第一齒輪101與被測件同步轉動，反映所述被測件的轉動角度；感應裝置102檢測第一齒輪101上所述隨轉部件的位置，生成所述隨轉部件位置的變化信號，并根據所述隨轉部件位置的變化信號生成并輸出第一齒輪101在一個周期內的轉角信號；第二齒輪103與第一齒輪101嚙合，線性霍爾傳感器104檢測第二齒輪103上所述磁環的位置，生成所述磁環位置的變化信號，并根據所述磁環位置的變化信號生成并輸出第二齒輪103的轉角信號；電路板100上的所述存儲器存儲第一齒輪101在一個周期內的轉角信號及第二齒輪103的轉角信號和第二齒輪103所轉圈數之間的對應關系、第一齒輪101與第二齒輪103之間的齒數比值，以及第二齒輪103所轉圈數、第二齒輪103的轉角信號、所述齒數比值與第一齒輪101總轉角信號之間的預設關系；電路板100上的處理器接收第一齒輪101在一個周期內的轉角信號及第二齒輪103的轉角信號，并根據所述對應關系及預設關系生成并輸出第一齒輪101總轉角信號，實現對所述被測件轉動角度的測量及輸出。
[0049]本實施例公開的轉角傳感器，通過設置有隨轉部件的第一齒輪101與被測件同步轉動，并帶動與之嚙合的第二齒輪103轉動；再通過感應裝置102檢測所述隨轉部件的位置，生成并輸出第一齒輪101在一個周期內的轉角信號，通過線性霍爾傳感器104檢測設置于第二齒輪103上的磁環的位置，生成并輸出第二齒輪103的轉角信號；最后通過電路板100上的所述處理器接收第一齒輪101在一個周期內的轉角信號及第二齒輪103的轉角信號，并根據存儲于電路板100上所述存儲器內的所述對應關系及預設關系生成并輸出第一齒輪101總轉角信號；所述轉角傳感器只需兩個齒輪與一個線性霍爾傳感器104，即可通過上述過程實現對所述被測件轉動角度的測量及輸出，且所述隨轉部件與感應裝置均可采用成本較低的器件，相比于現有技術中的三個齒輪與兩個線性霍爾傳感器，器件成本明顯降低。
[0050]優選的，所述隨轉部件為分段弧形反光金屬；所述感應裝置為光感元件。
[0051]具體的，所述弧形反光金屬，如圖3所示，包括:
[0052]長度為所述第一齒輪圓周周長的六分之一的第一段弧形反光金屬201 ；
[0053]長度為所述第一齒輪圓周周長的十二分之一的第二段弧形反光金屬202 ；
[0054]長度為所述第一齒輪圓周周長的三分之一的第三段弧形反光金屬203 ；
[0055]且第一段弧形反光金屬201與第二段弧形反光金屬202之間相距長度為所述第一齒輪圓周周長的十二分之一，第二段弧形反光金屬202與第三段弧形反光金屬203之間相距長度為所述第一齒輪圓周周長的十二分之一，第三段弧形反光金屬203與第一段弧形反光金屬201之間相距長度為所述第一齒輪圓周周長的四分之一；
[0056]所述光感元件包括四個光感元件，相鄰的兩個光感元件的中間點之間的距離為所述第一齒輪圓周周長的十二分之一。
[0057]具體的工作原理為:
[0058]關于上述三段弧形反光金屬的長度及所述光感元件示意如圖4所示；所述光感元件固定于電路板100上,第一齒輪101隨被測件一起轉動,這時,第一齒輪101上的所述弧形反光金屬可能是有金屬部分正對所述光感元件，也可能是無金屬部分(被切割區域)正對著所述光感元件。假設預定義所述光感元件接收到返回光線的位為1，不能接受到反射光線的位為0，這樣四個光感元件，在第一齒輪101轉動一圈中會有不同的編碼出現，所述編碼即為第一齒輪101在一個周期內的所述轉角信號。
[0059]以圖4所示為例，將所述第一齒輪圓周周長劃分成12份，圖4中陰影部分所示位置為I位，空白部分所示位置為O位；假設圖4中所示位置為被測件未轉動時的初始位置，第一齒輪101與第二齒輪103的齒數比值r=l.8,那么第一齒輪101順時針轉動時,第一齒輪101在一個周期內的轉角信號及第二齒輪103的轉角信號和第二齒輪103所轉圈數之間的對應關系如下面表I所示:
[0060]
【權利要求】
1.一種轉角傳感器，其特征在于，包括: 電路板； 設置有隨轉部件的第一齒輪，用于與被測件同步轉動； 設置于所述電路板上、與所述第一齒輪上的隨轉部件相對應的感應裝置，用于檢測所述隨轉部件的位置，生成所述隨轉部件位置的變化信號，并根據所述隨轉部件位置的變化信號生成并輸出所述第一齒輪在一個周期內的轉角信號； 與所述第一齒輪嚙合連接、且裝有磁環的第二齒輪； 設置于所述電路板上、與所述第二齒輪上的磁環相對應的線性霍爾傳感器，用于檢測所述磁環的位置，生成所述磁環位置的變化信號，并根據所述磁環位置的變化信號生成并輸出所述第二齒輪的轉角信號； 設置于所述電路板上的存儲器，用于存儲所述第一齒輪在一個周期內的轉角信號及所述第二齒輪的轉角信號和所述第二齒輪所轉圈數之間的對應關系、所述第一齒輪與第二齒輪之間的齒數比值，以及所述第二齒輪所轉圈數、所述第二齒輪的轉角信號、所述齒數比值與所述第一齒輪總轉角信號之間的預設關系; 設置于所述電路板上、與所述存儲器、感應裝置及線性霍爾傳感器相連的處理器，用于接收所述第一齒輪在一個周期內的轉角信號及所述第二齒輪的轉角信號，并將所述第一齒輪在一個周期內的轉角信號及所述第二齒輪的轉角信號根據所述對應關系及預設關系生成并輸出所述第一齒輪總轉角信號。
2.根據權利要求1所述的轉角傳感器，其特征在于，所述隨轉部件為分段弧形反光金屬。
3.根據權利要求1所述的轉角傳感器，其特征在于，所述感應裝置為光感元件。
4.根據權利要求2所述的轉角傳感器，其特征在于，所述弧形反光金屬包括: 長度為所述第一齒輪圓周周長的六分之一的第一段弧形反光金屬； 長度為所述第一齒輪圓周周長的十二分之一的第二段弧形反光金屬； 長度為所述第一齒輪圓周周長的三分之一的第三段弧形反光金屬； 且所述第一段弧形反光金屬與所述第二段弧形反光金屬之間相距長度為所述第一齒輪圓周周長的十二分之一，所述第二段弧形反光金屬與所述第三段弧形反光金屬之間相距長度為所述第一齒輪圓周周長的十二分之一，所述第三段弧形反光金屬與所述第一段弧形反光金屬之間相距長度為所述第一齒輪圓周周長的四分之一。
5.根據權利要求3所述的轉角傳感器，其特征在于，所述光感元件包括四個光感元件，相鄰的兩個光感元件的中間點之間的距離為所述第一齒輪圓周周長的十二分之一。
6.根據權利要求1所述的轉角傳感器，其特征在于，所述隨轉部件為磁環。
7.根據權利要求6所述的轉角傳感器，其特征在于，所述感應裝置為霍爾傳感器。
8.根據權利要求1所述的轉角傳感器，其特征在于，所述存儲器內存儲的所述第二齒輪所轉圈數、所述第二齒輪的轉角信號、所述齒數比值與所述第一齒輪總轉角信號之間的預設關系為:θ = (?*360+β ) /r ； 其中，i為所述第二齒輪所轉圈數，β為所述第二齒輪的轉角信號，r為所述齒數比值，Θ為所述第一齒輪總轉角信號。
9.根據權利要求1所述的轉角傳感器，其特征在于，所述存儲器內存儲的所述第一齒輪與第二齒輪的齒數比值為:r=l.8 ； 其中，r為所述齒數比值。
10.根據權利要求1所述的轉角傳感器，其特征在于，所述第一齒輪與第二齒輪的材料均為塑料。
【文檔編號】G01B7/30GK103644840SQ201310732722
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】程愛明, 張雪川, 王文平 申請人:北京經緯恒潤科技有限公司