專利名稱：一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種霍爾式角度傳感器，具體地說是一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器。
背景技術(shù)：
霍爾式角度傳感器廣泛應(yīng)用于汽車制造、工業(yè)機(jī)械手彎度控制、航天航海裝備制造等行業(yè)中，用以感應(yīng)油門踏板、剎車踏板、離合器踏板等的角度變化?；魻柺浇嵌葌鞲衅鲗?duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度感應(yīng)的可靠程度和穩(wěn)定程度，主要由受測轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)角Θ與霍爾式角度傳感器輸出電壓U的特性曲線線性度，以下簡稱輸出線性度來評(píng)定。如

圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的霍爾式角度傳感器包括磁鐵、霍爾元件、A/D轉(zhuǎn)換電路和用于修正傳感器輸出信號(hào)線性度的DSP放大及補(bǔ)償電路；其中，磁鐵固定安裝在受測轉(zhuǎn)軸的端部以使它們同步轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾元件安裝在磁鐵的正下方位置，并且磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與霍爾元件始終保持無接觸狀態(tài)，當(dāng)受測轉(zhuǎn)軸與磁鐵同步轉(zhuǎn)過一個(gè)角度Θ時(shí)，霍爾元件感應(yīng)磁鐵磁場的轉(zhuǎn)動(dòng)變化輸出相應(yīng)的電信號(hào)，該電信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路和DSP放大及補(bǔ)償電路作溫度漂移補(bǔ)償?shù)忍幚砗螅敵鲆粋€(gè)反映受測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角Θ的線性度較高的模擬電壓信號(hào)U。上述霍爾式角度傳感器存在以下缺點(diǎn):第一，由于磁鐵與霍爾元件分離，需要在安裝霍爾元件時(shí)與磁鐵進(jìn)行位置配對(duì)，確保磁鐵施加在霍爾元件上的磁場強(qiáng)度適度，以使霍爾元件正常工作，因此，現(xiàn)有的霍爾式角度傳感器安裝難度大；第二，由于受測轉(zhuǎn)軸易因復(fù)雜的工況而產(chǎn)生軸向移動(dòng)，固定在受測轉(zhuǎn)軸上的磁鐵的位置也相應(yīng)變化，而霍爾元件與磁鐵之間的間隔一般比較小，受測轉(zhuǎn)軸較輕微的移動(dòng)即能導(dǎo)致磁鐵施加在霍爾元件上的磁場強(qiáng)度產(chǎn)生較大的變化，使得磁鐵反復(fù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，施加在霍爾元件上的磁場強(qiáng)度的分布重`復(fù)性不一致，使得每次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)霍爾式角度傳感器的特性曲線不一致，使霍爾式角度傳感器的可靠性降低，更甚者，當(dāng)磁鐵施加于霍爾元件上的磁場強(qiáng)度過強(qiáng)或過弱，而超出DSP放大及補(bǔ)償電路的上下限值時(shí)，使得DSP放大及補(bǔ)償電路進(jìn)入飽和或截止?fàn)顟B(tài)，令霍爾式角度傳感器停止工作，因此，現(xiàn)有的霍爾式角度傳感器的輸出線性度較差，穩(wěn)定性和可靠性低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種輸出信號(hào)線性度高、工作穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器。本實(shí)用新型的目的是通過以下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的:一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器，包括磁體和設(shè)置有霍爾元件的PCB板，其特征在于所述的角度傳感器還包括在上端面中央設(shè)有凸臺(tái)的轉(zhuǎn)軸；所述凸臺(tái)開有與所述轉(zhuǎn)軸軸線重合的盲孔，所述磁體固定在所述盲孔底部，所述凸臺(tái)可轉(zhuǎn)動(dòng)式抵觸在PCB板上，所述霍爾元件容置在盲孔內(nèi)并與磁體之間留有間隙。在轉(zhuǎn)軸向PCB板方向發(fā)生軸向移動(dòng)時(shí)，抵觸在PCB板上的凸臺(tái)阻止轉(zhuǎn)軸進(jìn)一步移動(dòng)，只需合理設(shè)計(jì)盲孔的深度，即能確保在此種情況下磁體施加于霍爾元件上的磁場強(qiáng)度不超過傳感器的設(shè)計(jì)上限值，防止霍爾元件進(jìn)入飽和狀態(tài)，磁場強(qiáng)度穩(wěn)定性得以獲得保障，提高了傳感器的輸出線性度。作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的角度傳感器還包括保護(hù)蓋；所述保護(hù)蓋包覆在所述磁體上。作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述保護(hù)蓋的頂面設(shè)有用于確保磁體與霍爾元件最小有效工作距離的凸起。在角度傳感器經(jīng)過長期使用后，轉(zhuǎn)軸上的凸臺(tái)出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)磨損，磁鐵逐漸靠近霍爾元件，保護(hù)蓋上的凸起抵觸在霍爾元件上，磁鐵與霍爾元件保持最小的有效工作距離，以確保磁體施加于霍爾元件上的磁場強(qiáng)度不超過傳感器的設(shè)計(jì)上限值，使得角度傳感器的使用壽命得以獲得延長。為了分擔(dān)轉(zhuǎn)軸凸臺(tái)的 受力，減小轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)凸臺(tái)的磨損，延長傳感器的使用壽命，作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述轉(zhuǎn)軸與PCB板之間設(shè)有墊圈。為了使傳感器的結(jié)構(gòu)更緊湊，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述盲孔為具有一級(jí)臺(tái)階的階梯孔，該階梯孔由兩個(gè)同心異徑孔組成，所述磁體為圓柱形磁鐵，該圓柱形磁鐵嵌裝在所述階梯孔的下孔中。為了使磁體能嵌裝到盲孔底部，避免磁體為盲孔中被壓縮的空氣所排擠而使磁體安裝產(chǎn)生定位工差，作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述盲孔的下孔底部設(shè)有用于容納空氣的開槽。作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述凸臺(tái)開有環(huán)繞所述盲孔之下孔的安裝槽，所述保護(hù)蓋嵌裝在該安裝槽中。為了輔助轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)后更可靠的復(fù)位，并且保持角度傳感器結(jié)構(gòu)緊湊，作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的角度傳感器還包括復(fù)位彈簧；所述凸臺(tái)開有環(huán)形槽，所述復(fù)位彈簧安裝在該環(huán)形槽中。為了進(jìn)一步提高傳感器的性能，作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，所述的角度傳感器還包括開有通孔的外殼；所述的PCB板、墊圈和轉(zhuǎn)軸適配安裝在外殼內(nèi)，所述PCB板和墊圈固定安裝在外殼中，所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在外殼中，所述轉(zhuǎn)軸的側(cè)壁上設(shè)有凸環(huán)并且該凸環(huán)抵觸在外殼的下壁面，所述轉(zhuǎn)軸的下端部從所述通孔穿出。在轉(zhuǎn)軸向遠(yuǎn)離PCB板方向發(fā)生軸向移動(dòng)時(shí)，抵觸在外殼上的凸環(huán)阻止轉(zhuǎn)軸進(jìn)一步移動(dòng)，確保在此種情況下磁體施加于霍爾元件上的磁場強(qiáng)度不低于傳感器的設(shè)計(jì)下限值，防止霍爾元件進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，磁場強(qiáng)度穩(wěn)定性得以獲得保障，進(jìn)一步提高了傳感器的輸出線性度。作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述轉(zhuǎn)軸的下端面開有用于聯(lián)接待測試機(jī)構(gòu)的安裝孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:本實(shí)用新型的霍爾式角度傳感器能在受測轉(zhuǎn)軸發(fā)生軸向移動(dòng)時(shí)，由于抵觸在PCB板上的凸臺(tái)、抵觸在霍爾元件上的保護(hù)蓋凸起阻止轉(zhuǎn)軸向PCB板方向移動(dòng)，抵觸在外殼上的凸環(huán)阻止轉(zhuǎn)軸向遠(yuǎn)離PCB板方向移動(dòng)，使磁體與霍爾元件能保持有效的工作距離，確保磁體施加在霍爾元件上的磁場強(qiáng)度穩(wěn)定，使得傳感器的輸出線性度高，因此，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定緊湊、對(duì)工作環(huán)境的抗干擾性強(qiáng)、工作穩(wěn)定性和可靠性高、轉(zhuǎn)角測量精確的特點(diǎn)。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:圖1為霍爾式角度傳感器的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型霍爾式角度傳感器的半剖結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本實(shí)用新型的霍爾式角度傳感器包括PCB板1、霍爾元件2、磁體3、墊圈4、轉(zhuǎn)軸5、保護(hù)蓋7、復(fù)位彈簧8和外殼6。其中，PCB板I為霍爾元件2的接線線路板，其引出端子與A/D轉(zhuǎn)換電路和DSP放大及補(bǔ)償電路電連接，霍爾元件2貼裝在PCB板I上，墊圈4、轉(zhuǎn)軸5、外殼6和保護(hù)蓋7均采用無滯磁材料注塑成型。本實(shí)用新型的外殼6開有通孔6a,PCB板1、墊圈4和轉(zhuǎn)軸5適配安裝在外殼6內(nèi)，PCB板I與外殼6相固定；轉(zhuǎn)軸5的側(cè)壁上設(shè)有凸環(huán)5h并且該凸環(huán)5h抵觸在外殼6的下壁面，轉(zhuǎn)軸5的上端面5d中央設(shè)有凸臺(tái)5a,該凸臺(tái)5a開有與轉(zhuǎn)軸5軸線重合的盲孔5b,盲孔5b為具有一級(jí)臺(tái)階的階梯孔，該階梯孔由兩個(gè)同心異徑孔組成，并且盲孔5b的下孔底部設(shè)有用于容納空氣的開槽5e，磁體3為圓柱形磁鐵，該圓柱形磁鐵嵌裝在階梯孔的下孔中，凸臺(tái)5a可轉(zhuǎn)動(dòng)式抵觸在PCB板I上，PCB板I與凸臺(tái)5a的抵觸部分應(yīng)注意避免布線，霍爾元件2容置在盲孔5b內(nèi)并與磁體3之間留有間隙5c，轉(zhuǎn)軸5與外殼6相鉸接，其下端部從通孔6a穿出，并且轉(zhuǎn)軸5的下端面開有用于聯(lián)接待測試機(jī)構(gòu)的安裝孔5i。墊圈4設(shè)置在轉(zhuǎn)軸5與PCB板I之間。另外，本實(shí)用新型的凸臺(tái)5a開有環(huán)繞盲孔5b之下孔的安裝槽5f，保護(hù)蓋7的頂面設(shè)有用于確保磁體3與霍爾元件2最小有效工作距離凸起7a，保護(hù)蓋7嵌裝在該安裝槽5f中并包覆在磁體3上，在保護(hù)蓋7和磁體3之間添加少量粘合劑，以防止產(chǎn)品因長時(shí)間使用后磁體3發(fā)生脫落；本實(shí)用新型的凸臺(tái)5a開有環(huán)形槽5g，復(fù)位彈簧8安裝在該環(huán)形槽5g中。在使用本實(shí)用新型的霍爾式角度傳感器測量汽車上的受測轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)，霍爾式角度傳感器安裝在車體上，傳感器轉(zhuǎn)軸5的安裝孔5i直接與受測轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，或者通過連桿機(jī)構(gòu)/齒輪機(jī)構(gòu)與受測轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，使傳感器轉(zhuǎn)軸5與受測轉(zhuǎn)軸同步或者按正比的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)，在受測轉(zhuǎn)軸發(fā)生軸向移動(dòng)時(shí)，本實(shí)用新型的傳感器仍能使磁體3與霍爾元件2保持有效的工作距離，防止出現(xiàn)霍爾元件2出現(xiàn)飽和或截止現(xiàn)象，確保磁體3施加在霍爾元件2上的磁場強(qiáng)度穩(wěn)定，達(dá)到提高霍爾式角度傳感器輸出線性度和提高其工作穩(wěn)定性、可靠性的目的。本實(shí)用新型不局限與上述具體實(shí)施方式
，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本實(shí)用新型上述基本技術(shù)思想前提下，本實(shí)用新型還可以做出其它多種形式的等效修改、 替換或變更，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器，包括磁體(3)和設(shè)置有霍爾兀件(2)的PCB板(1)，其特征在于:所述的角度傳感器還包括在上端面(5d)中央設(shè)有凸臺(tái)(5a)的轉(zhuǎn)軸(5)；所述凸臺(tái)(5a)開有與所述轉(zhuǎn)軸(5)軸線重合的盲孔(5b)，所述磁體(3)固定在所述盲孔(5b)底部，所述凸臺(tái)(5a)可轉(zhuǎn)動(dòng)式抵觸在PCB板(I)上，所述霍爾元件(2)容置在盲孔(5b)內(nèi)并與所述磁體(3 )之間留有間隙(5c )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器，其特征在于:所述的角度傳感器還包括保護(hù)蓋(7 );所述保護(hù)蓋(7 )包覆在所述磁體(3 )上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器，其特征在于:所述保護(hù)蓋(7)的頂面設(shè)有用于確保磁體(3)與霍爾元件(2)最小有效工作距離的凸起(7a)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器，其特征在于:所述轉(zhuǎn)軸(5)與PCB板(I)之間設(shè)有墊圈(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器，其特征在于:所述盲孔(5b)為具有一級(jí)臺(tái)階的階梯孔，該階梯孔由兩個(gè)同心異徑孔組成，所述磁體(3)為圓柱形磁鐵，該圓柱形磁鐵嵌裝在所述階梯孔的下孔中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器，其特征在于:所述盲孔(5b)的下孔底部設(shè)有用于容納空氣的開槽(5e )。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器，其特征在于:所述凸臺(tái)(5a)開有環(huán)繞所述盲孔(5b)之下孔的安裝槽(5f )，所述保護(hù)蓋(7)嵌裝在該安裝槽(5f )中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器，其特征在于:所述的角度傳感器還包括復(fù)位彈簧(8);所述凸臺(tái)(5a)開有環(huán)形槽(5g)，所述復(fù)位彈簧(8)安裝在該環(huán)形槽(5g)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器，其特征在于:所述的角度傳感器還包括開有通孔(6a)的外殼(6);所述的PCB板(I)、墊圈(4)和轉(zhuǎn)軸(5)適配安裝在外殼(6)內(nèi)，所述PCB板(I)和墊圈(4)固定安裝在外殼(6)中，所述轉(zhuǎn)軸(5)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在外殼(6)中,所述轉(zhuǎn)軸(5)的側(cè)壁上設(shè)有凸環(huán)(5h)并且該凸環(huán)(5h)抵觸在外殼(6)的下壁面，所述轉(zhuǎn)軸(5)的下端部從所述通孔(6a)穿出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器，其特征在于:所述轉(zhuǎn)軸(5)的下端面開有用 于聯(lián)接待測試機(jī)構(gòu)的安裝孔(5i )。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的霍爾式角度傳感器，包括磁體和設(shè)置有霍爾元件的PCB板，其特征在于所述的角度傳感器還包括在上端面中央設(shè)有凸臺(tái)的轉(zhuǎn)軸；所述凸臺(tái)開有與所述轉(zhuǎn)軸軸線重合的盲孔，所述磁體固定在所述盲孔底部，所述凸臺(tái)可轉(zhuǎn)動(dòng)式抵觸在PCB板上，所述霍爾元件容置在盲孔內(nèi)并與盲孔側(cè)壁之間留有間隙。本實(shí)用新型能在受測轉(zhuǎn)軸發(fā)生軸向移動(dòng)時(shí)，使磁體與霍爾元件保持有效的工作距離，確保磁體施加在霍爾元件上的磁場強(qiáng)度穩(wěn)定，使得傳感器的輸出線性度高，因此，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定緊湊、對(duì)工作環(huán)境的抗干擾性強(qiáng)、工作穩(wěn)定性和可靠性高、轉(zhuǎn)角測量精確的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01D11/24GK203116693SQ20132001165
公開日2013年8月7日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者伍斯龍 申請人:伍國偉, 伍斯龍