CN115326112B - 一种差分式指控传感器 - Google Patents

Abstract

本发明一种差分式指控传感器涉及传感器领域，具体涉及一种差分式指控传感器，包括壳体，所述壳体内固定连接有隔板，所述隔板上固定设置有十字铰接装置，十字铰接装置包括扳动轴和套接在扳动轴上的十字盘，扳动轴从壳体的一端伸出，壳体另一端上固定连接有支撑板；所述隔板上沿扳动轴周向均布有四个限位通孔，所述支撑板上对应限位通孔的位置固定连接有四个绕线骨架；本发明结构合理、可靠性高，精度高，利用同一组绕线骨架上的初级线圈由同一导线绕制而成相连，次级线圈由两个导线绕制而成且两个次级线圈差分相连，可解析指控扳动角度和方向，本发明为非接触式电磁感应。抗电磁干扰能力强，差分输出应用温度范围广，温度漂移小。

Description

一种差分式指控传感器

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体涉及一种差分式指控传感器。

背景技术

现有的指控传感器，多为霍尔原理。霍尔芯片电路布置于传感器底侧，扳动杆的杆端装配磁铁。磁铁与芯片之间行成三维空间感应。感应磁铁位置和磁场强度。此实现方式，易受到空间磁场的干扰，造成输出偏差。同时在高低温环境下，温度漂移较大。且芯片与磁铁相对位置偏差增大后期的调试工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构合理、可靠性高，可实现其高精度的指控传感器传感器。以解决霍尔式指控位移传感器，易受空间磁场干扰，温度漂移大、装配困难等问题，并实现输出的精细控制。

本发明一种差分式指控传感器，包括两端开口的筒状壳体，所述壳体内固定连接有隔板，所述隔板上固定设置有十字铰接装置，十字铰接装置包括扳动轴和套接在扳动轴上的十字盘，所述扳动轴从壳体的一端伸出，壳体另一端上固定连接有支撑板；

所述隔板上沿扳动轴周向均布有四个限位通孔，所述支撑板上对应限位通孔的位置固定连接有四个绕线骨架，所述绕线骨架远离支撑板的一端通过套接在绕线骨架上的套筒连接有触杆，所述触杆远离套筒的一端穿过限位孔后与十字盘上对应且固定设置的触块相抵；

所述套筒和支撑板之间的绕线骨架上均套接有复位弹簧，复位弹簧的一端与套筒相抵，另一端与绕线骨架底部固定连接的底座相抵；

所述绕线骨架朝向套筒的一端上缠绕有线圈，所述套筒内均固定设置有软磁合金棒，且软磁合金棒朝向线圈的一端均设置在线圈内部区域；

操作扳动轴，十字盘上触块随扳动轴挤压触杆，改变软磁合金棒伸入线圈的长度；

所述线圈均包括初级线圈和绕制在初级线圈外的次级线圈，四个绕线骨架中不相邻的两个绕线骨架为一组；

同一组绕线骨架上的初级线圈由同一导线绕制而成相连，次级线圈由两个导线绕制而成且两个次级线圈差分相连；

所述线圈的接线端分别与固定设置在支撑板上对应的接线柱相连。

优选地，十字铰接装置还包括轴承底座和单摆座，所述轴承底座和单摆座相向的一面上均对称设置有两个轴承固定环，轴承底座上的轴承固定环中心轴线位于同一直线上，单摆座上的轴承固定环的中心轴线位于同一直线上，轴承底座上的轴承固定环中心轴线与单摆座上的轴承固定环的中心轴线均位于同一平面内且相互垂直；

轴承底座上还固定设置有十字块，所述十字块位于轴承底座上两个轴承固定环之间的区域，轴承底座上的轴承固定环内均设置有轴承；

所述单摆座扣合在轴承底座上，且单摆座上的两个轴承固定环位于十字块两侧，单摆座上的轴承固定环内均设置有轴承；

所述十字块朝向轴承的周面均固定连接有轴承内套，所述轴承内套上均螺纹连接有内圈螺钉，且同一轴承上的轴承内套和内圈螺钉分别位于轴承的两侧，轴承内圈和内圈螺钉分别与轴承内圈的两侧相抵；

所述轴承固定环朝向十字块的一侧上设置有轴承外环挡圈，轴承外圈远离十字块的一侧均相抵连接有外圈螺钉，所述外圈螺钉分别与轴承所在轴承底座或单摆座固定相连；

所述扳动轴固定设置在单摆座上远离轴承固定环的一面上，且单摆座与十字盘固定相连；

轴承底座与隔板固定相连；

十字盘上的触块与轴承对应设置。

优选地，扳动轴远离单摆座的一端穿过十字盘后上固定连接有帽盖，所述帽盖和十字盘之间套接有盖合在壳体端部的防护罩，所述防护罩与十字盘固定相连。

优选地，防护罩为弧形。

优选地，壳体为阶梯状壳体，所述隔板通过螺钉固定设置在壳体的台阶处。

优选地，壳体连接支撑板的一端上设置有环台，所述支撑板卡合在环台上，并通过与壳体固定相连的绝缘基座与壳体固定相连，所述接线柱均穿过绝缘基座伸出壳体。

本发明结构合理、可靠性高，精度高，利用同一组绕线骨架上的初级线圈由同一导线绕制而成相连，次级线圈由两个导线绕制而成且两个次级线圈差分相连，可解析指控扳动角度和方向，本发明为非接触式电磁感应。抗电磁干扰能力强，差分输出应用温度范围广，温度漂移小。

附图说明

图1为本发明爆炸图。

图2为十字铰接装置爆炸图。

图3为本发明操作扳动轴并去除壳体后剖视图。

图4本发明剖视图。

图5为电气原理图。

附图标记：1-帽盖，2-防护罩，3-十字盘，4-壳体，5-隔板，6-套筒，7-复位弹簧，8-单摆座，9-接线柱，10-绕线骨架，11-线圈，12-支撑板，13-绝缘基座，14-十字块，15-轴承底座。

具体实施方式

本发明一种差分式指控传感器，包括两端开口的筒状壳体4，所述壳体4内固定连接有隔板5，所述隔板5上固定设置有十字铰接装置，十字铰接装置包括扳动轴和套接在扳动轴上的十字盘3，所述扳动轴从壳体4的一端伸出，壳体4另一端上固定连接有支撑板12；

所述隔板5上沿扳动轴周向均布有四个限位通孔，所述支撑板12上对应限位通孔的位置固定连接有四个绕线骨架10，所述绕线骨架10远离支撑板12的一端通过套接在绕线骨架10上的套筒6连接有触杆，所述触杆远离套筒6的一端穿过限位孔后与十字盘3上对应且固定设置的触块相抵；

所述套筒6和支撑板12之间的绕线骨架10上均套接有复位弹簧7，复位弹簧7的一端与套筒6相抵，另一端与绕线骨架10底部固定连接的底座相抵；

所述绕线骨架10朝向套筒6的一端上缠绕有线圈11，所述套筒6内均固定设置有软磁合金棒，且软磁合金棒朝向线圈11的一端均设置在线圈11内部区域；

操作扳动轴，十字盘3上触块随扳动轴挤压触杆，改变软磁合金棒伸入线圈11的长度；

所述线圈11均包括初级线圈和绕制在初级线圈外的次级线圈，四个绕线骨架10中不相邻的两个绕线骨架10为一组；

同一组绕线骨架10上的初级线圈由同一导线绕制而成相连，次级线圈由两个导线绕制而成且两个次级线圈差分相连；

所述线圈11的接线端分别与固定设置在支撑板12上对应的接线柱9相连。

十字铰接装置还包括轴承底座15和单摆座8，所述轴承底座15和单摆座8相向的一面上均对称设置有两个轴承固定环，轴承底座15上的轴承固定环中心轴线位于同一直线上，单摆座8上的轴承固定环的中心轴线位于同一直线上，轴承底座15上的轴承固定环中心轴线与单摆座8上的轴承固定环的中心轴线均位于同一平面内且相互垂直；

轴承底座15上还固定设置有十字块14，所述十字块14位于轴承底座15上两个轴承固定环之间的区域，轴承底座15上的轴承固定环内均设置有轴承；

所述单摆座8扣合在轴承底座15上，且单摆座8上的两个轴承固定环位于十字块14两侧，单摆座8上的轴承固定环内均设置有轴承；

所述十字块14朝向轴承的周面均固定连接有轴承内套，所述轴承内套上均螺纹连接有内圈螺钉，且同一轴承上的轴承内套和内圈螺钉分别位于轴承的两侧，轴承内圈和内圈螺钉分别与轴承内圈的两侧相抵；

所述轴承固定环朝向十字块14的一侧上设置有轴承外环挡圈，轴承外圈远离十字块14的一侧均相抵连接有外圈螺钉，所述外圈螺钉分别与轴承所在轴承底座15或单摆座8固定相连；

所述扳动轴固定设置在单摆座8上远离轴承固定环的一面上，且单摆座8与十字盘3固定相连；

轴承底座15与隔板5固定相连；

十字盘3上的触块与轴承对应设置。

扳动轴远离单摆座8的一端穿过十字盘3后上固定连接有帽盖1，所述帽盖1和十字盘3之间套接有盖合在壳体4端部的防护罩2，所述防护罩2与十字盘3固定相连。

防护罩2为弧形。

壳体4为阶梯状壳体4，所述隔板5通过螺钉固定设置在壳体4的台阶处。

壳体4连接支撑板12的一端上设置有环台，所述支撑板12卡合在环台上，并通过与壳体4固定相连的绝缘基座13与壳体4固定相连，所述接线柱9均穿过绝缘基座13伸出壳体4。

本发明工作原理：将扳动轴的操纵动作，通过差分电感电路转化成电信号输出。如图4所示可知，扳动帽盖1，扳动轴随之动作，复位弹簧7被压缩，复位弹簧7与线圈11的的距离发生变化，软磁合金棒伸入线圈11的长度发生变化，线圈11磁阻发生变化，电感发生变化，电感上电压发生变化，电信号输出随扳动角度变化，实现扳动轴操作后，输出信号发生变化。当继续扳动帽盖1，保护罩限制扳动角度，松开帽盖1，压缩弹簧由压缩状态释放压力，趋势帽盖1回到零位，此时压缩弹簧和触杆回归原来位置，线圈11电感恢复零位值，输出此时的零位电压，实现拇指自复位操作后，零位信号的输出。

利用十字铰接装置，将角度运动转换成位移运动，在小角度转动范围内，角位移和线位移成比例。

两组绕线骨架10上绕制线圈11，形成X和Y方向各有一个差分电路线圈11，每个方向的差分电路布置在对称的两个绕线骨架10上。

每个差分电路由于一个初级线圈和两组次级线圈组成，两次级线圈按电势反相串接，以差动方式输出，当初级线圈加上一定的正弦交流电压后，在次级线圈中产生感应电势、。当指控位移传感器位于中间位置时、两次级线圈的互感相同，感应电势＝，输出电压为零；当操作扳动轴时，帽盖1从中间位置向一侧移动，扳动侧触杆受到十字铰接装置压缩，压缩方向上的线圈11互感增大，无压缩方向上的线圈11互感不变，感应电势＞，输出电压＝－不为零，且在本发明的量程内，位移量越大，输出电压差值越大。当反向操作扳动轴时，压缩方向上的线圈11互感增大，无压缩方向上的线圈11互感不变，感应电势＞，输出电压仍不为零。在规定的行程范围内两个通道输出电压之差与输出电压之和的比值成线性关系。

组装顺序

1.将隔板5，使用螺钉壳体4内；

2.将装配成组件的十字铰接装置，使用螺钉固定在装有隔板5的壳体4内；

3.将防护罩2使用螺钉固定在壳体4上；

4.将帽盖1装入十字铰接装置的扳动轴上；

5.将触杆和套筒6，从底部装入壳体4内；

6.将绕有线圈11的绕线骨架10固定在支撑板12上，支撑板12固定在绝缘基座13上，线圈11按照原理接线图焊接在接线柱9上，进行信号输出。

7.将压缩弹簧装入壳体4内，在将绕线骨架10、支撑板12、接线柱9组成的组件装入壳体4内并固定。

Claims (4)

1.一种差分式指控传感器，包括两端开口的筒状壳体（4），所述壳体（4）内固定连接有隔板（5），其特征在于，所述隔板（5）上固定设置有十字铰接装置，十字铰接装置包括扳动轴和套接在扳动轴上的十字盘（3），所述扳动轴从壳体（4）的一端伸出，壳体（4）另一端上固定连接有支撑板（12）；

所述隔板（5）上沿扳动轴周向均布有四个限位通孔，所述支撑板（12）上对应限位通孔的位置固定连接有四个绕线骨架（10），所述绕线骨架（10）远离支撑板（12）的一端通过套接在绕线骨架（10）上的套筒（6）连接有触杆，所述触杆远离套筒（6）的一端穿过限位孔后与十字盘（3）上对应且固定设置的触块相抵；

所述套筒（6）和支撑板（12）之间的绕线骨架（10）上均套接有复位弹簧（7），复位弹簧（7）的一端与套筒（6）相抵，另一端与绕线骨架（10）底部固定连接的底座相抵；

所述绕线骨架（10）朝向套筒（6）的一端上缠绕有线圈（11），所述套筒（6）内均固定设置有软磁合金棒，且软磁合金棒朝向线圈（11）的一端均设置在线圈（11）内部区域；

操作扳动轴，十字盘（3）上触块随扳动轴挤压触杆，改变软磁合金棒伸入线圈（11）的长度；

所述线圈（11）均包括初级线圈和绕制在初级线圈外的次级线圈，四个绕线骨架（10）中不相邻的两个绕线骨架（10）为一组；

同一组绕线骨架（10）上的初级线圈由同一导线绕制而成相连，次级线圈由两个导线绕制而成且两个次级线圈差分相连；

所述线圈（11）的接线端分别与固定设置在支撑板（12）上对应的接线柱（9）相连；

十字铰接装置还包括轴承底座（15）和单摆座（8），所述轴承底座（15）和单摆座（8）相向的一面上均对称设置有两个轴承固定环，轴承底座（15）上的轴承固定环中心轴线位于同一直线上，单摆座（8）上的轴承固定环的中心轴线位于同一直线上，轴承底座（15）上的轴承固定环中心轴线与单摆座（8）上的轴承固定环的中心轴线均位于同一平面内且相互垂直。

2.如权利要求1所述一种差分式指控传感器，其特征在于，所述轴承底座（15）上还固定设置有十字块（14），所述十字块（14）位于轴承底座（15）上两个轴承固定环之间的区域，轴承底座（15）上的轴承固定环内均设置有轴承；

所述单摆座（8）扣合在轴承底座（15）上，且单摆座（8）上的两个轴承固定环位于十字块（14）两侧，单摆座（8）上的轴承固定环内均设置有轴承；

所述十字块（14）朝向轴承的周面均固定连接有轴承内套，所述轴承内套上均螺纹连接有内圈螺钉，且同一轴承上的轴承内套和内圈螺钉分别位于轴承的两侧，轴承内圈和内圈螺钉分别与轴承内圈的两侧相抵；

所述轴承固定环朝向十字块（14）的一侧上设置有轴承外环挡圈，轴承外圈远离十字块（14）的一侧均相抵连接有外圈螺钉，所述外圈螺钉分别与轴承所在轴承底座（15）或单摆座（8）固定相连；

所述扳动轴固定设置在单摆座（8）上远离轴承固定环的一面上，且单摆座（8）与十字盘（3）固定相连；

轴承底座（15）与隔板（5）固定相连；

十字盘（3）上的触块与轴承对应设置。

3.如权利要求2所述一种差分式指控传感器，其特征在于，所述扳动轴远离单摆座（8）的一端穿过十字盘（3）后上固定连接有帽盖（1），所述帽盖（1）和十字盘（3）之间套接有盖合在壳体（4）端部的防护罩（2），所述防护罩（2）与十字盘（3）固定相连。

4.如权利要求3所述一种差分式指控传感器，其特征在于，所述防护罩（2）为弧形。