专利名称：角度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及角度传感器，具体涉及无触点光电式角度传感器。
背景技术：
传统的角度传感器是电位器式传感器，它是一种接触式角度传感器，由于电位器有触点，故其耐磨性能差，经常出现触点接触不良，因而故障率高、寿命短，此外，用于角度测量时调整繁琐。

发明内容
本实用新型是为了解决上述问题，其目的在于提供一种光电式无触点角度传感器。
本实用新型的角度传感器，包含外壳；相对所述外壳固定安装的至少一个光电变换器；垂直于所述光电变换器的受光面、相对外壳固定安装的轴；一侧面与所述光电变换器相对、绕所述轴转动安装的光栅片，与所述光电变换器相对着的该光栅片上设有沿转动方向透光尺寸变化的通光部分，该光栅片下周边配置有重锤；和在所述光栅片的另一侧面外、隔着所述光栅与所述光电变换器相对并相对于所述外壳固定安装的至少一个光发射器。
该角度传感器还包含轴承，所述光栅片具有中心通孔，所述轴承的外轴套固定在所述中心通孔内，所述轴的一端与所述轴承的内轴套固定。
该角度传感器还包含轴承，所述光栅片的中心部分与所述轴承的外轴套固定，所述轴的一端的端部固定在所述轴承的内轴套中。
所述光电变换器是光电池。
所述光发射器是发光二极管。
所述轴的另一端固定在外壳上。
所述通光部分是其开度沿光栅片转动方向线性增大或减小的透光缝。
所述透光缝分布在半圆上。
所述透光缝上下轴对称分布在整个圆上。
所述光电池为与所述透光缝相对、其在光栅上的投影上下通过光栅中心线分布的2个光电池。
所述发光二极管为与所述光电池相对、其在光栅上的投影上下通过光栅中心线分布的2个发光二极管。
按照本实用新型的角度传感器，具有调整方便、使用寿命长和抗腐蚀的优点。
以下结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细描述。


图1示出本实用新型一实施例角度传感器的结构原理图；图2示出光栅、轴承和轴连接的另一变化例的结构原理图；图3示出光栅一实施例结构的正视图；图4示出光栅结构另一实施例结构的正视图。
实施本发明的较佳方式参见图1，图1示出本实用新型无触点光电式角度传感器一实施例的结构原理图。在该实施例中，角度传感器包含外壳1；相对外壳1固定安装的两光电变换器21，22，在该实施例中光电变换器虽然采用了光电池，但在其它实施例中也可采用如光电三极管或光敏电阻作为光电变换器21，22；轴3，它垂直于所述光电变换器21，22的受光面211和222、相对外壳1固定安装，在该实施例中轴虽然固定安装在外壳1两侧的壁中，但也可安装在与外壳1固定结合的印刷板上(未图示)；一侧面41与光电变换器21，22相对、绕轴3转动安装的光栅片4，该光栅片4与光电变换器21，22相对着的转动部分上设有沿光栅片4转动方向透光尺寸变化的通光部分5(具体结构参见图3)，光栅片4的外周边上配置有重锤7；和在光栅片4的另一侧面42外、与光电变换器21，22相对并相对于外壳1固定安装的两个光发射器61，62，在本实施例中，光发射器61，62采用发光二极管，但也可采用其它光发射器，例如小灯泡61，62。
在上面实施例中，光电变换器21，22虽然安装在外壳1一侧内壁上，但也可安装在与外壳1或轴3固定结合的印刷板上(未图示)。
在上面实施例中，光发射器61，62虽然安装在外壳1的另一侧内壁上，但也可安装在与外壳1或轴3固定结合的支架上(未图示)。
光栅片4与轴3的转动安装最简单的方式是，在光栅片4的中心开一直径比轴3外径稍大的通孔(未图示)，将光栅片4通过该通孔穿入轴3，实现光栅片4绕轴3转动安装。另一方式(未图示)是，用轴承以其外轴套与光栅片4中心通孔内壁固定安装，以内轴套与穿越该内轴套的轴3固定安装，实现光栅片4绕轴3转动安装。再一方式参见图2另一实施例，将轴承8的外轴套与光栅片4中心部分(但该中心部分可不开通孔)固定安装，轴3的一端的端部固定安装在轴承8的内轴套内，实现光栅片4绕轴3转动安装。
轴3的另一端伸出外壳3的外部，但该轴3也可不伸出外壳3而处在外壳3内(未图示)，此时在外壳与轴3另一端对应的壁上需开一通口(未图示)，以便被测量的外轴与轴3接合。
下面参见图3，图3示出光栅一实施例结构的正视图。图3和图1中，光栅片4与光电变换器21，22和光发射器61，62相对的转动部分上设置的沿光栅片4转动方向透光尺寸变化的通光部分是透光缝5，由图3可见，透光缝5的开度沿光栅片转动方向线性增大或减小，这里的开度定义为从透光缝5的一缝边至另一缝边的径向距离。
在上面实施例中，分别采用两个光电变换器21，22和两个光发射器61，62，此时透光缝5如图3所示，呈上下轴对称分布在整个圆上，而两个光电变换器21，22和两个光发射器61，62分别从光栅4两侧41，42与透光缝5相对，且它们在光栅4两侧面上的垂直投影分别通过光栅4的中心线呈上下分布。采用两对光电变换器和光发射器的好处在于能获取两光电变换器21，22的差分信号，提高了测试的灵敏度。当然也可只设置一个光电变换器(如21)和对应的一个光发射器(如161)进行角度测量，此时透光缝5仅需上下轴对称分布的一侧透光缝即可，也即，透光缝5分布在半圆上。
上面实施例中，透光缝5虽然分布在半圆或整个圆上，但也可分布在半圆或整个圆的一部分上，此时测量的角度范围较上面实施例的小。
光栅片4可以用不通光的材料制作，此时通光部分是开口，也可用透光材料制作，此时在通光部分外的地方涂敷不透光物质。
参见图4，图4示出光栅结构另一实施例结构的正视图，在图4中，采用两组水平轴对称上下分布的孔径沿转动方向线性增大或减小的多个圆孔来替代图3实施例的透光缝5。另外也可采用两组轴对称上下分布的等孔径的圆孔，此时，获得的测量信号是一串等幅脉冲，脉冲的个数代表角度值，该方式具有极强的抗干扰能力，且信号线路的处理也更简单。图4中的圆孔也可使用矩形孔等其它形状的孔或栅格去替代它。
该角度传感器的工作原理如下，将外轴(被测量轴)与轴3固定结合，当外轴转动(即角偏移)时，带动轴3转动，相对外壳1和轴3不动的光电变换器21，22和光发射器61，62也随之转动相同的角度，而光栅片4在重锤7的重力下保持垂直位置不变，因而光电变换器21，22和光发射器61，62相对光栅片4转过相同的角度，由于此时光电变换器21，22所接收到的光量随透光缝5的开度而变，因而角度传感器能感知角度的变化。
上面结合附图对本实用新型的角度传感器进行了详细说明，根据上面的描述，本领域中普通技术人员可作出种种变化和修改，因此，上面描述的许多细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书所界定的范围作为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种角度传感器，其特征在于，包含外壳；相对所述外壳固定安装的至少一个光电变换器；垂直于所述光电变换器的受光面、相对外壳固定安装的轴；一侧面与所述光电变换器相对、绕所述轴转动安装的光栅片，与所述光电变换器相对着的该光栅片的转动部分上设有沿光栅片转动方向透光尺寸变化的通光部分，该光栅片外周边配置有重锤；和在所述光栅片的另一侧面外、隔着所述光栅与所述光电变换器相对并相对于所述外壳固定安装的至少一个光发射器。
2.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于，还包含轴承，所述光栅片具有中心通孔，所述轴承的外轴套固定在所述中心通孔内，所述轴的一端穿过所述中心通孔与所述轴承的内轴套固定。
3.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于，还包含轴承，所述光栅片的中心部分与所述轴承的外轴套固定，所述轴的一端的端部固定在所述轴承的内轴套中。
4.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于，所述光电变换器是光电池。
5.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于，所述光发射器是发光二极管。
6.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于，所述轴的另一端伸出所述外壳的外部。
7.如权利要求1至6任一权利要求所述的角度传感器，其特征在于，所述通光部分是其开度沿光栅片转动方向线性增大或减小的透光缝。
8.如权利要求7所述的角度传感器，其特征在于，所述透光缝分布在半圆上。
9.如权利要求7所述的角度传感器，其特征在于，所述透光缝上下轴对称分布在整个圆上。
10.如权利要求7所述的角度传感器，其特征在于，所述光电池为与所述透光缝相对、其在光栅上的投影上下通过光栅中心线分布的2个光电池。
11.如权利要求7所述的角度传感器，其特征在于，所述发光二极管为与所述光电池相对、其在光栅上的投影上下通过光栅中心线分布的2个发光二极管。
专利摘要一种角度传感器，包含外壳；相对所述外壳固定安装的至少一个光电变换器；垂直于所述光电变换器的受光面、相对外壳固定安装的轴；一侧面与所述光电变换器相对、绕所述轴转动安装的光栅片，与所述光电变换器相对着的该光栅片的转动部分上设有沿光栅片转动方向透光尺寸变化的通光部分，该光栅片外周边配置有重锤；和在所述光栅片的另一侧面外、隔着所述光栅与所述光电变换器相对并相对于所述外壳固定安装的至少一个光发射器。该角度传感器具有寿命长、抗腐蚀、精度高等优点。
文档编号G01B11/26GK2620245SQ0229565
公开日2004年6月9日 申请日期2002年12月31日 优先权日2002年12月31日
发明者苏建平 申请人:上海海泰克系统工程有限公司