專利名稱:電容式相對(duì)角度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種傳感器,尤其是涉及一種電容式相對(duì)角度傳感器。
背景技術(shù):
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,社會(huì)的進(jìn)步,汽車已經(jīng)越來越多的進(jìn)入尋常百姓家,同時(shí)汽車的性能也越來越受到關(guān)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(duì)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(xiàn)在的液壓助力、電子助力無不朝著舒適化的方向發(fā)展。在電子助力方面目前大部分是用電位器作為轉(zhuǎn)矩傳感器,而它是靠滑套的上下移動(dòng),把轉(zhuǎn)矩傳給電位器,通過電位器轉(zhuǎn)化成電信號(hào),由于要求的精度相當(dāng)高,所以滑套里面的蝸桿也要求有很高的精度,這使得產(chǎn)品的報(bào)廢率相當(dāng)高;同時(shí)電位器是一種有觸點(diǎn)的裝置,存在著一定的損耗。上述機(jī)構(gòu)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本高,安裝維修不方便,報(bào)廢率高的缺點(diǎn)。出于上述原因考慮,利用電容來角度扭轉(zhuǎn)等方面的傳感器便應(yīng)運(yùn)而生,如“一種電容式角度扭距雙信號(hào)車用傳感器”,專利號(hào)為200520007587.5,它是利用在測(cè)量扭桿的敏感軸上安裝雙角位移測(cè)量機(jī)構(gòu)的方法,實(shí)現(xiàn)角度和扭距信號(hào)同時(shí)采集輸出;其角度測(cè)量通過在一種變結(jié)構(gòu)電容極板上形成多相電場(chǎng)后,經(jīng)過電場(chǎng)合成耦合實(shí)現(xiàn),在結(jié)構(gòu)上具有以下特征軸聯(lián)動(dòng)片固定于軸套上,插入外接扭桿后跟隨扭桿轉(zhuǎn)動(dòng);殼聯(lián)動(dòng)片由外接扭桿敏感軸另一端撥動(dòng);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(lì)源電路、信號(hào)處理鑒相電路及信號(hào)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(lián)動(dòng)片和定片的形式,在結(jié)構(gòu)上過于復(fù)雜,而且不好安裝,一旦出現(xiàn)問題需要維修的話重新更換零件相當(dāng)不方便。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,安裝不方便,維修麻煩等的技術(shù)問題,從而提供一種結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,易于維修,適應(yīng)性強(qiáng),響應(yīng)速度快的電容式相對(duì)角度傳感器。
本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸,所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸分為上轉(zhuǎn)動(dòng)軸和下轉(zhuǎn)動(dòng)軸,上轉(zhuǎn)動(dòng)軸和下轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間通過扭桿相連接,在所述上轉(zhuǎn)動(dòng)軸和下轉(zhuǎn)動(dòng)軸上均設(shè)置有源極板,在對(duì)應(yīng)的外殼內(nèi)部也相應(yīng)的設(shè)置有源極板。在所述上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸和對(duì)應(yīng)的外殼內(nèi)部設(shè)置源極板,在轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候源極板之間會(huì)產(chǎn)生電容的變化,從而可以反映出相對(duì)角度的變化,在上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸對(duì)應(yīng)外殼上的源極板上可以分別引出兩個(gè)電容,電容值通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓;采用電容的形式使得本實(shí)用新型適應(yīng)性強(qiáng),靈敏度高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。
作為優(yōu)選,所述源極板通過絕緣層附在上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸和外殼內(nèi)部,所述上下轉(zhuǎn)動(dòng)軸和外殼內(nèi)部的一側(cè)分成若干等份,間隔均勻排列有源極板;另外一側(cè)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(cuò)排列有源極板。絕緣層可以采用陶瓷作為材料,有必要的時(shí)候也可以采用其他代替。
作為優(yōu)選,上、下轉(zhuǎn)動(dòng)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(cuò)排列有源極板,所述上下兩部分的源極板各自連成一片;對(duì)應(yīng)的外殼內(nèi)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(nèi)。所述外殼內(nèi)部的源極板和上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的源極板分別構(gòu)成相同的差分電容,源極板一般可以采用銅片,根據(jù)需要也可以采用其他形式。
作為優(yōu)選,所述上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸和外殼的軸心在同一直線上,上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸和外殼之間的間隙在0.1-0.3mm之間。根據(jù)靈敏度的需要,可以調(diào)整上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸和外殼之間的間隙,而且采用上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸和外殼的軸心在同一直線的形式在結(jié)構(gòu)上比較簡單,而且安裝以目前的技術(shù)并不復(fù)雜。
作為優(yōu)選,上、下轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)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(shí)用新型由于采用電容的形式具有適應(yīng)性強(qiáng),靈敏度高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn),而且總體結(jié)構(gòu)上采用轉(zhuǎn)動(dòng)軸和外殼相結(jié)合的結(jié)構(gòu)使得結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,易于維修。
附圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖;附圖2是本實(shí)用新型源極板的排列結(jié)構(gòu)示意圖;附圖3是本實(shí)用新型源極板展開示意圖;附圖4是本實(shí)用新型工作示意圖;附圖5是本實(shí)用新型的電容變化示意圖;具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例,并結(jié)合附圖,對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
實(shí)施例1如圖1所示,本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)上成上下對(duì)稱的結(jié)構(gòu),上轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和下轉(zhuǎn)動(dòng)軸12設(shè)置在外殼4的內(nèi)部,扭桿2將上轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和下轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)軸11,12連接處,上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸11,12的內(nèi)孔也成長方體狀與扭桿2的兩頭相配合同時(shí)上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸11,12齒合,上轉(zhuǎn)動(dòng)軸11保留上半齒而下轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)軸11做出轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候齒合部分上半齒不會(huì)與下半齒相碰;在所述上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸11,12的外端均設(shè)置有連接口8和銷孔5。在上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸11,12上均設(shè)置有軸承,同時(shí)外殼4兩端用外蓋9封住,在外蓋9和軸承之間設(shè)置有彈簧墊。在所述上轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和下轉(zhuǎn)動(dòng)軸12上分別設(shè)置有源極板3,在對(duì)應(yīng)的外殼4內(nèi)部也相應(yīng)的設(shè)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(zhuǎn)動(dòng)軸11,12和外殼4內(nèi)部;上、下轉(zhuǎn)動(dòng)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(cuò)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(duì)應(yīng)的外殼4內(nèi)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(nèi)。即外殼4內(nèi)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(zhuǎn)動(dòng)軸11,12圓周上各有36片銅片,分成上下兩部分間隔交錯(cuò)排列,所述銅片為長方形狀(參見圖2,3)。在上轉(zhuǎn)動(dòng)軸11對(duì)應(yīng)的外殼4內(nèi)部兩組銅片上分別引出兩組電容C1、C2;在下轉(zhuǎn)動(dòng)軸12對(duì)應(yīng)的外殼4內(nèi)部兩組銅片上也分別引出兩組電容C3、C4。上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸11,12和外殼4形成的結(jié)構(gòu)相同。
如圖4所示,上轉(zhuǎn)動(dòng)軸11與上方向柱6相連接,下轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)連接有MCU,所述MCU與一電機(jī)10相連接。在無助力的情況下,當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)上方向柱6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),而下方向柱7由于地面的阻力,無法跟著轉(zhuǎn)動(dòng),就產(chǎn)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)。即上方向柱6帶動(dòng)上轉(zhuǎn)動(dòng)軸11轉(zhuǎn)動(dòng),而外殼4是固定不動(dòng)的,通過陶瓷附在上轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和與之對(duì)應(yīng)外殼4內(nèi)部上的銅片之間的電容的面積就發(fā)生了變化而電容量也發(fā)生了相應(yīng)變化,即C1、C2發(fā)生了相應(yīng)的變化(參見圖5),將這個(gè)變化通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓變化。雖然上轉(zhuǎn)動(dòng)軸11通過扭桿2將力傳給了下轉(zhuǎn)動(dòng)軸12,但下轉(zhuǎn)動(dòng)軸12由于地面阻力的作用不能轉(zhuǎn)動(dòng),所以通過陶瓷附在下轉(zhuǎn)動(dòng)軸12和與之對(duì)應(yīng)外殼4內(nèi)部上的銅片之間的電容不發(fā)生變化,即C3、C4不發(fā)生變化,電壓也就不發(fā)生變化。這樣通過上下兩個(gè)電壓的比較,反應(yīng)出相應(yīng)的相對(duì)角度。當(dāng)相對(duì)角度超過5°的時(shí)候,由于上轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和下轉(zhuǎn)動(dòng)12軸齒合,力就直接傳遞過去了,所以相對(duì)轉(zhuǎn)角在5°范圍內(nèi)。
當(dāng)有助力的時(shí)候,上方向柱6帶動(dòng)上轉(zhuǎn)動(dòng)軸11,使上轉(zhuǎn)動(dòng)軸11發(fā)生偏轉(zhuǎn),上轉(zhuǎn)動(dòng)軸11上的銅片與對(duì)應(yīng)外殼4內(nèi)部的銅片所形成的電容就會(huì)產(chǎn)生變化,通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓變化,而下轉(zhuǎn)動(dòng)軸12上的銅片與對(duì)應(yīng)外殼4內(nèi)部的銅片所形成的電容不會(huì)產(chǎn)生變化,即電壓信號(hào)也不會(huì)有變化,將兩個(gè)電壓信號(hào)做比較,并把結(jié)果傳遞給MCU,MCU根據(jù)此信號(hào),結(jié)合車速,發(fā)動(dòng)機(jī)等信號(hào),通過處理輸出相應(yīng)的電流,控制電機(jī)10轉(zhuǎn)動(dòng)去助力,而這個(gè)助力帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)軸12朝上方向柱6轉(zhuǎn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng),在整個(gè)過程中傳感器一直監(jiān)視著上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸11,12相對(duì)角度的變化,并傳送給MCU,使得MCU能準(zhǔn)確的提供助力,直到相對(duì)角在方向設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電容式相對(duì)角度傳感器,包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸,其特征是所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸(1)分為上轉(zhuǎn)動(dòng)軸(11)和下轉(zhuǎn)動(dòng)軸(12),上轉(zhuǎn)動(dòng)軸(11)和下轉(zhuǎn)動(dòng)軸(12)之間通過扭桿(2)相連接,在所述上轉(zhuǎn)動(dòng)軸(11)和下轉(zhuǎn)動(dòng)軸(12)上均設(shè)置有源極板(3),在對(duì)應(yīng)的外殼(4)內(nèi)部也相應(yīng)的設(shè)置有源極板(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式相對(duì)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(zhuǎn)動(dòng)軸(11,12)和外殼(4)內(nèi)部,所述上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸(11),12)和外殼(4)內(nèi)部的一側(cè)分成若干等份,間隔均勻排列有源極板(3);另外一側(cè)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(cuò)排列有源極板(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容式相對(duì)角度傳感器,其特征是上、下轉(zhuǎn)動(dòng)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(cuò)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(duì)應(yīng)的外殼(4)內(nèi)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(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電容式相對(duì)角度傳感器,其特征是所述上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸(11,12)和外殼(4)的軸心在同一直線上,上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸(11,12)和外殼(4)之間的間隙在0.1-0.3mm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式相對(duì)角度傳感器,其特征是上、下轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)用新型具體涉及一種電容式相對(duì)角度傳感器。包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)部的上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸,所述上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間通過扭桿相連接,在所述上、下轉(zhuǎn)動(dòng)軸和外殼內(nèi)部的一側(cè)分成若干等份,間隔均勻排列有源極板;另外一側(cè)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(cuò)排列有源極板,轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候通過電容變化信號(hào)的比較反映出相對(duì)角度變化。本實(shí)用新型由于采用電容的形式具有適應(yīng)性強(qiáng),靈敏度高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn),而且總體結(jié)構(gòu)上采用轉(zhuǎn)動(dòng)軸和外殼相結(jié)合的結(jié)構(gòu)使得結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,易于維修。
文檔編號(hào)G01B7/30GK2929648SQ200620104160
公開日2007年8月1日 申請(qǐng)日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者林觀建 申請(qǐng)人:林觀建