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专利名称：一种旋转位置测量器及测量方法
技术领域：
本发明属于测量器技术领域，涉及一种旋转位置测量器及测量方法。
背景技术：
位置传感器被用于以电子方式监控机械部件的位置或移动。位置传感器产生随部件位置的变化而变化的电信号。电气的位置传感器被包括到很多产品中。例如，位置传感器可使得各种机动部件的状态被以电子方式监控和控制。位置传感器有多种型式如旋转电位器，光电编码器(增量型和绝对值型)，磁性体的长度位置，高度、水平位置等。

发明内容
本发明提出一种旋转位置测量器及测量方法，目的在于实时监测旋转轴的旋转位置。本发明是这样实现的:
一种旋转位置测量器，包括测量轴，所述测量轴的一端设有永磁体，另一端具有用于和旋转轴相连的连轴结构，所述永磁体沿测量轴径向充磁，所述测量轴可旋转地嵌在一外壳中，测量轴设有永磁体的一端位于外壳内，所述外壳内还设有印制电路板，所述印制电路板上设有能够感应永磁体旋转的检测芯片和记录永磁体旋转圈数的铁电存储器，所述印制电路板接有电源线。上述的一种旋转位置测量器，其中:所述连轴结构包括圆筒状的连接体，所述连接体的两端分别套接在测量轴和旋转轴上并用螺丝固定。上述的一种旋转位置测量器，其中:所述铁电存储器还能够存储永磁体旋转圈数的，所述印制电路板上设有能够将电压模拟信号转为输出信号的转换器。上述的一种旋转位置测量器，其中:所述测量轴通过轴承和外壳相连接。上述的一种旋转位置测量器，其中:所述检测芯片位于印制电路板的中部并与设置在所述测量轴上的永磁体相对应。上述的一种旋转位置测量器，其中:所述永磁体为磁钢。一种基于上述旋转位置测量器的旋转位置测量方法，包括以下步骤:
A、启动电源给印制电路板供电，同时处理器读取铁电存储器的位置数据；
B、启动旋转轴，由所述旋转轴带动测量轴转动，再由测量轴带动永磁体转动；
C、检测芯片根据永磁体的旋转产生的磁场变化感应出永磁体的旋转位置并将信号传递给处理器，处理器计数及将结果实时存储在铁电存储器内；
D、铁电存储器记录检测芯片的感应结果并存储永磁体的旋转圈数。所述步骤D还包括:控制铁电存储器对旋转圈数实时储存，当测量器断电恢复时，测量数据恢复到断电前的数据。所述步骤C具体包括:检测芯片根据旋转永磁体产生的磁场变化形成变化电压，并以电压的形式判定永磁体的旋转位置。
所述步骤D具体包括:将铁电存储器信号通过处理器读取以相应的转换器输出方式来标定永磁体旋转的圈数和位置，处理器同时将信号通过转换器输出到测试电脑，并在测试电脑中直观显示旋转轴的圈数和位置。本发明所提供的一种旋转位置测量器及其实现方法，本测量器结构简单，测量灵敏，能够方便实现轴的旋转位置和圈数，并且复位方便，复位只需通过软件方法，不需通过物理方法，这样提高了复位速度，方便简单。


图1为本发明测量器的结构示意图。图2为本发明印制电路板的布置示意图。
具体实施例方式以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式
作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，一种旋转位置测量器，包括外壳1、测量轴2、永磁体3、印制电路板4、电源线5、连轴结构。其中永磁体3为磁钢并沿测量轴2径向充磁，印制电路板4上设有检测芯片41、转换器、铁电存储器和处理器，印制电路板多个元器件的连接参阅图2。测量轴2的一端设永磁体3，另一端通过连轴结构和旋转轴8相连。测量轴2通过轴承6嵌在外壳I中,测量轴2设有永磁体3的一端位于外壳I内。检测芯片41位于印制电路板4的中部并和永磁体3的位置相对应。电源线5连接相应的电源，该电源为DC电源，也就是直流电源，该电源采用5-30V的宽电压供电，电源与输出接口设有防雷、防静电、防过压、防过流等防护措施，确保测量器能工作在不同的环境，电源线5通过一接头51固定在外壳I上，并和印制电路板4相连。连轴结构包括圆筒状的连接体72，连接体72的两端分别套接在测量轴2和旋转轴8上并用螺丝71固定。当然连轴结构也可以是其他方式，比如连接体72的两端内壁上具有螺纹，并通过螺纹连接和测量轴2和旋转轴8相连。外壳I通过螺钉固定在一 L型的固定支架9上，固定支架9固定在一底座10上，这样本测量器就平稳地放置于地面或工作台面，支架9上的螺钉孔呈长条形，这样测量器就可以上下调整位置，使测量轴2和旋转轴8准确连接。本测量器能够测量旋转轴8的旋转圈数和旋转位置，具体方法步骤和原理如下:
501:启动电源给印制电路板4供电，同时处理器读取铁电存储器的位置数据；
502:启动旋转轴8,由所述旋转轴8带动测量轴2转动,再由测量轴2带动永磁体3转
动；
503:检测芯片41根据永磁体3的旋转产生的磁场变化感应出永磁体3的旋转位置并将信号传递给处理器，处理器计数及将结果实时存储在铁电存储器内；
504:铁电存储器根据检测芯片41的感应结果记录永磁体3的旋转圈数；铁电存储器对旋转圈数实时储存，当测量器断电恢复时，测量数据恢复到断电前的数据；同时处理器将信号通过转换器转为相应的信号输出到测试电脑，并在测试电脑中直观显示旋转轴8的圈数和位置。检测芯片41根据旋转永磁体3产生的磁场变化形成变化电压，并以电压的形式判定永磁体3的旋转物理位置。铁电存储器以相应的记录来标定永磁体3旋转的圈数。具体来说，永磁体3每转动一圈，检测芯片41形成0-5V的电压变化，并能根据信号变化判断旋转方向和旋转的位置；铁电存储器可以在永磁体3正转时将圈数记录增加，在永磁体3反转时圈数记录减少，并将数据存入到无限次数的铁电存储器中。上述方案是在印制电路板4上设置转换器，让信号的转换功能独立于处理器，这样就提高了处理器的处理能力，且转换器可以根据需要将检测芯片41检测到的磁感应信号转换成需要的电信号或转换成其他信号如RS485，CAN信号，脉冲信号，数字信号等，来用以输出旋转轴8的圈数和位置。应当理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不足以限制本发明的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本发明的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种旋转位置测量器，其特征在于，包括测量轴，所述测量轴的一端设有永磁体，另一端具有用于和旋转轴相连的连轴结构，所述永磁体沿测量轴径向充磁，所述测量轴可旋转地嵌在一外壳中，测量轴设有永磁体的一端位于外壳内，所述外壳内还设有印制电路板，所述印制电路板上设有处理器、能够感应永磁体旋转的检测芯片和记录永磁体旋转圈数的铁电存储器，所述印制电路板接有电源线。
2.根据权利要求1所述的旋转位置测量器，其特征在于，所述连轴结构包括圆筒状的连接体，所述连接体的两端分别套接在测量轴和旋转轴上并用螺丝固定。
3.根据权利要求1所述的旋转位置测量器，其特征在于，所述铁电存储器还能够存储永磁体旋转圈数，所述印制电路板上设有能够将电压模拟信号转为数字信号的转换器。
4.根据权利要求1所述的旋转位置测量器，其特征在于，所述测量轴通过轴承和外壳相连接。
5.根据权利要求1所述的旋转位置测量器，其特征在于，所述检测芯片位于印制电路板的中部并与设置在所述测量轴上的永磁体相对应。
6.根据权利要求1所述的旋转位置测量器，其特征在于，所述永磁体为磁钢。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述旋转位置测量器的旋转位置测量方法，其特征在于包括以下步骤: A、启动电源给印制电路板供电，同时处理器读取铁电存储器的位置数据； B、启动旋转轴，由所述旋转轴带动测量轴转动，再由测量轴带动永磁体转动； C、检测芯片根据永磁体的旋转产生的磁场变化感应出永磁体的旋转位置并将信号传递给处理器，处理器计数及将结果实时存储在铁电存储器内； D、铁电存储器记录检测芯片的感应结果并存储永磁体的旋转圈数。
8.根据权利要求7所述的旋转位旋转位置测量方法，其特征在于，所述步骤D还包括:控制铁电存储器对旋转圈数实时储存，当测量器断电恢复时，测量数据恢复到断电前的数据。
9.根据权利要求7所述的旋转位置测量方法，其特征在于，所述步骤C具体包括:检测芯片根据旋转永磁体产生的磁场变化形成变化电压，并以电压的形式判定永磁体的旋转物理位置。
10.根据权利要求9所述的旋转位置测量方法，其特征在于，所述步骤D具体包括:将铁电存储器信号通过处理器读取以相应的转换器输出方式来标定永磁体旋转的圈数和位置，处理器同时将信号通过转换器输出到测试电脑，并在测试电脑中直观显示旋转轴的圈数和位置。
全文摘要
本发明公开了一种旋转位置测量器及测量方法，测量器包括测量轴，所述测量轴的一端设有永磁体，另一端具有用于和旋转轴相连的连轴结构，所述永磁体沿测量轴径向充磁，所述测量10轴可旋转地嵌在一外壳中，测量轴设有永磁体的一端位于外壳内，所述外壳内还设有印制电路板，所述印制电路板上设有能够感应永磁体旋转的检测芯片和记录永磁体旋转圈数的铁电存储器，所述印制电路板接有电源线。本发明精髓充分利用了单圈物理测量结合实时记忆组成多圈位置记忆的测量方法。本测量器结构简单，测量灵敏，能够方便实现轴的旋转位置和圈数，并且复位方便，复位只需通过软件方法，不需通过物理方法，这样提高了复位速度，方便简单。
文档编号G01B7/00GK103090777SQ20131003791
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者吴邦春, 何旭高, 魏勇超 申请人:深圳市测力佳控制技术有限公司