專利名稱：變壓器式角度傳感系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于傳感器安裝裝置，具體地說，是一種基于電磁信號傳遞的變壓器式角 度傳感系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的變壓器式傳感器，主要有三種結(jié)構(gòu)類型一是變氣隙型、二是變截面型、三 是螺管型。其中變氣隙型由于靈敏度很高、非線性嚴(yán)重、只適用于測量1mm以內(nèi)的微小位移。 變截面型的測量范圍有所增大，可以方便地設(shè)計(jì)成角度傳感器，但它的缺點(diǎn)是非線性仍然 很明顯、線性輸出范圍太小，一般在20度左右。螺管型的示值范圍大，行程易于任意安排， 應(yīng)用非常廣泛，但螺管型均是采用直筒狀線圈結(jié)構(gòu)，用于角度檢測時(shí)，必須通過機(jī)械結(jié)構(gòu)將 旋轉(zhuǎn)變化為直線型滑動(dòng)，限制了螺管型變壓器式傳感器的應(yīng)用性能。上述傳統(tǒng)技術(shù)都有一個(gè)共同缺點(diǎn)，它們在實(shí)際使用中，都采用差動(dòng)式線圈結(jié)構(gòu)，差 動(dòng)式線圈結(jié)構(gòu)只能提供線性輸出，不能按用戶需要定制輸出曲線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種體積小、示值范圍大、輸出曲線可以定制的變壓器式角 度傳感系統(tǒng)，能適用于各種角位移的檢測。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種變壓器式角度傳感系統(tǒng)，設(shè)置有底座，該底座 上安裝有勵(lì)磁線圈和感應(yīng)線圈，且勵(lì)磁線圈和感應(yīng)線圈中套裝有同一導(dǎo)磁體，其關(guān)鍵在于 所述勵(lì)磁線圈和感應(yīng)線圈呈圓弧形，所述導(dǎo)磁體為圓弧形導(dǎo)磁條；所述底座上還固定有線圈骨架，該線圈骨架內(nèi)開有通道，所述導(dǎo)磁體伸入通道中， 所述感應(yīng)線圈纏繞在該線圈骨架上。底座以印刷電路板為主，線圈骨架可以是一個(gè)圓弧形骨架，也可以是多個(gè)短的小 骨架按圓弧排列焊接在電路板上，采用細(xì)的漆包線或皮包線纏繞在線圈骨架上，就形成圓 弧線圈。所述線圈骨架的橫截面為“U”形或“0”形或“n”形。線圈骨架有多種形式，只要能在骨架內(nèi)設(shè)置一個(gè)便于圓弧導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)動(dòng)的空間，能 在骨架外纏繞線圈即可。所述線圈骨架的橫截面由大到小或由小到大，該線圈骨架線圈的橫截面也由大到 小或由小到大。線圈的橫截面變化，可以調(diào)整感應(yīng)線圈的輸出線性。所述導(dǎo)磁體由至少兩層導(dǎo)磁條重疊組成，且伸入所述感應(yīng)線圈內(nèi)的相鄰導(dǎo)磁條間 的長度依次遞增。不同長度的磁條，可以調(diào)整感應(yīng)線圈的輸出線性。位于所述感應(yīng)線圈以外的導(dǎo)磁體連接有支臂，該支臂上安裝有轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸位于所述導(dǎo)磁體的圓弧圓心處。所述轉(zhuǎn)軸上固定有主動(dòng)臂，所述底座上固定有左、右限位塊，其中左限位塊位于所 述主動(dòng)臂移動(dòng)軌跡的左端，右限位塊位于所述主動(dòng)臂移動(dòng)軌跡的右端，所述左、右限位塊限 制所述主動(dòng)臂的移動(dòng)范圍。左、右限位塊限制所述支臂的移動(dòng)范圍。也限制了導(dǎo)磁體的擺動(dòng)行程，避免導(dǎo)磁體 的行程超限。所述勵(lì)磁線圈也可以固定在導(dǎo)磁體上或支臂上或轉(zhuǎn)軸上。用導(dǎo)磁體制作支臂和轉(zhuǎn)軸，就可以將勵(lì)磁線圈固定在支臂上或轉(zhuǎn)軸，只要能將絕 大部分磁力線引入導(dǎo)磁體就可以。勵(lì)磁線圈經(jīng)活動(dòng)導(dǎo)線與信號源相連接。也可以固定住磁條，將骨架和感應(yīng)線圈固定在支臂上，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)支臂旋轉(zhuǎn)，而感應(yīng) 線圈與焊接在電路板上的活動(dòng)線連接。 所述感應(yīng)線圈疏密配合繞制在所述線圈骨架上。線圈可以按照前疏后密、前密后疏、或疏密間隔的方式繞制，也可以分組繞制，即 多匝導(dǎo)線繞成一組，組與組之間的間隙為疏密不同，這樣可以根據(jù)需要調(diào)整感應(yīng)線圈的輸 出線性。公知的輸出曲線控制技術(shù)是采用差動(dòng)式線圈結(jié)構(gòu)。以螺管型差動(dòng)式線圈為例，在 中空的直筒型螺管上，勵(lì)磁線圈均勻繞滿螺管，感應(yīng)線圈則繞在勵(lì)磁線圈外層，分為左右若 干組，各組均為對稱繞制，利用對稱線圈信號的差值作為輸出曲線，但公知的技術(shù)輸出都為 線性，還未見其它特殊輸出曲線的報(bào)道。本發(fā)明通過變化匝間距的規(guī)律來控制輸出線性，新 穎而實(shí)用，這比單片機(jī)、運(yùn)算電路等輸出調(diào)節(jié)方式都更為簡便、更易控制成本。所述導(dǎo)磁體到感應(yīng)線圈的最小直線距離大于1mm。所述線圈骨架中還固定有第二導(dǎo)磁塊，該第二導(dǎo)磁塊靠近所述導(dǎo)磁體的運(yùn)行軌 跡。所述第二導(dǎo)磁塊，位于所述導(dǎo)磁體的運(yùn)行軌跡的末端。第二導(dǎo)磁塊固定在制定位置，當(dāng)導(dǎo)磁體行進(jìn)到該位置時(shí)，感應(yīng)線圈上的感應(yīng)信號 發(fā)生驟變，便于后續(xù)電路識(shí)別。本發(fā)明的顯著效果是提供了一種體積小、示值范圍大、輸出曲線可以定制的變壓 器式角度傳感系統(tǒng)，能適用于各種角位移的檢測。滿足不同弧度的角度位移檢測需要，且其 輸出線性也可以按照需要設(shè)置制作。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是多個(gè)線圈骨架的安裝示意圖3是限位塊的安裝示意圖4是第二導(dǎo)磁塊的安裝示意圖5是線圈骨架橫截面變化的結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)支架的結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明感應(yīng)線圈均勻繞制時(shí)的輸出曲線示意圖8是本發(fā)明感應(yīng)線圈由疏到密繞制時(shí)的輸出曲線示意圖
圖9是本發(fā)明感應(yīng)線圈分組繞制時(shí)的輸出曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示一種變壓器式角度傳感系統(tǒng)，設(shè)置有底座7，該底座7上安裝有勵(lì)磁 線圈1和感應(yīng)線圈2，且勵(lì)磁線圈1和感應(yīng)線圈2中套裝有同一導(dǎo)磁體3，其關(guān)鍵在于所述 勵(lì)磁線圈1和感應(yīng)線圈2呈圓弧形，所述導(dǎo)磁體3為圓弧形導(dǎo)磁條；所述底座7上還固定有線圈骨架4，該線圈骨架4內(nèi)開有通道，所述導(dǎo)磁體3伸入 通道中，所述感應(yīng)線圈2纏繞在該線圈骨架4上。如圖2所示底座7以印刷電路板為主，線圈骨架4可以是一個(gè)圓弧形骨架，也可 以是多個(gè)短的小骨架按圓弧排列焊接在電路板上，采用細(xì)的漆包線或皮包線纏繞在線圈骨 架4上，就形成圓弧線圈。所述線圈骨架4的橫截面為“U”形或“0”形或“n”形。線圈骨架4有多種形式，只要能在骨架內(nèi)設(shè)置一個(gè)便于圓弧導(dǎo)磁體3轉(zhuǎn)動(dòng)的空間， 能在骨架外纏繞線圈即可。如圖5所示所述線圈骨架4的橫截面由大到小或由小到大，該線圈骨架4線圈的 橫截面也由大到小或由小到大。線圈的橫截面變化，可以調(diào)整感應(yīng)線圈2的輸出線性。所述導(dǎo)磁體3由至少兩層導(dǎo)磁條重疊組成，且伸入所述感應(yīng)線圈2內(nèi)的相鄰導(dǎo)磁 條間的長度依次遞增。不同長度的磁條，可以調(diào)整感應(yīng)線圈2的輸出線性。也可以采用多根不同磁條磁導(dǎo)特性的磁條進(jìn)行疊加，如一層采用硅鋼材料，另一 層采用坡莫合金，二者的溫度曲線不同，但二者組合在一起后，就能取得更平滑的溫度曲 線。位于所述感應(yīng)線圈2以外的導(dǎo)磁體3連接有支臂6，該支臂6上安裝有轉(zhuǎn)軸5，該 轉(zhuǎn)軸5位于所述導(dǎo)磁體3的圓弧圓心處。如圖3所示所述轉(zhuǎn)軸5上固定有主動(dòng)臂10，主動(dòng)臂9連接外部的運(yùn)動(dòng)裝置，如測 液位的浮子、拉索等機(jī)構(gòu)。所述底座7上固定有左、右限位塊8、8’，其中左限位塊8位于所 述主動(dòng)臂10移動(dòng)軌跡的左端，右限位塊8’位于所述主動(dòng)臂10移動(dòng)軌跡的右端，所述左、右 限位塊8、8’限制所述主動(dòng)臂10的移動(dòng)范圍。也可以將左、右限位塊8、8’設(shè)置在支臂6的左端和右端。左、右限位塊8、8’限制所述支臂6的移動(dòng)范圍。也限制了導(dǎo)磁體3的擺動(dòng)行程， 避免導(dǎo)磁體3的行程超限。所述勵(lì)磁線圈1也可以固定在導(dǎo)磁體3上或支臂6上或轉(zhuǎn)軸5上。用導(dǎo)磁體制作支臂6和轉(zhuǎn)軸5，就可以將勵(lì)磁線圈1固定在支臂6上或轉(zhuǎn)軸5，只 要能將絕大部分磁力線引入導(dǎo)磁體3就可以。勵(lì)磁線圈1經(jīng)活動(dòng)導(dǎo)線與信號源相連接。也可以固定住磁條，將骨架和感應(yīng)線圈2固定在支臂6上，轉(zhuǎn)軸5帶動(dòng)支臂6旋轉(zhuǎn)， 而感應(yīng)線圈2與焊接在電路板上的活動(dòng)線連接。所述感應(yīng)線圈2疏密配合繞制在所述線圈骨架4上。線圈可以按照前疏后密、前密后疏、或疏密間隔的方式繞制，也可以分組繞制，即多匝導(dǎo)線繞成一組，組與組之間的間隙為疏密不同，這樣可以根據(jù)需要調(diào)整感應(yīng)線圈2的 輸出線性。比較圖7、8、9所示就能看出感應(yīng)線圈2前疏后密繞制后的輸出線性最好，但工藝 復(fù)雜，分組繞制的工藝更簡單，其輸出線性也較均勻繞制的輸出線性好很多。故分組繞制的 得性價(jià)比是最好的。所述導(dǎo)磁體3到感應(yīng)線圈2的最小直線距離大于1mm。如圖4所示所述線圈骨架4中還固定有第二導(dǎo)磁塊9，該第二導(dǎo)磁塊9靠近所述 導(dǎo)磁體3的運(yùn)行軌跡。所述第二導(dǎo)磁塊9，位于所述導(dǎo)磁體3的運(yùn)行軌跡的末端。當(dāng)導(dǎo)磁體3運(yùn)行到軌跡 末端，第二導(dǎo)磁塊9引導(dǎo)磁力線發(fā)生明顯改變，導(dǎo)致感應(yīng)線圈2的輸出信號發(fā)生驟變，給后 續(xù)電路一個(gè)明顯的告警信號。盡管以上結(jié)構(gòu)結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施方式
，上述具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的而不是限定性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員在本發(fā)明的啟示下，在不違背本發(fā)明宗旨及權(quán)利要求的前提下，可以作出多種類似的表 示，如更改線圈骨架數(shù)量和圓弧角度、更換線圈骨架形狀、更換線圈繞線結(jié)構(gòu)和層數(shù)、導(dǎo)磁 條的層數(shù)改變、多種導(dǎo)磁材料相互搭配、各層導(dǎo)磁條的長度不一、相互重疊等方式，這樣的 變換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種變壓器式角度傳感系統(tǒng)，設(shè)置有底座(7)，該底座(7)上安裝有勵(lì)磁線圈(1)和感應(yīng)線圈(2)，且勵(lì)磁線圈(1)和感應(yīng)線圈(2)中套裝有同一導(dǎo)磁體(3)，其特征在于所述勵(lì)磁線圈(1)和感應(yīng)線圈(2)呈圓弧形，所述導(dǎo)磁體(3)為圓弧形導(dǎo)磁條；所述底座(7)上還固定有線圈骨架(4)，該線圈骨架(4)內(nèi)開有通道，所述導(dǎo)磁體(3)伸入通道中，所述感應(yīng)線圈(2)纏繞在該線圈骨架(4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器式角度傳感系統(tǒng)，其特征在于所述線圈骨架(4)的 橫截面為“U”形或“O”形或“η”形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓器式角度傳感系統(tǒng)，其特征在于所述線圈骨架(4) 的橫截面由大到小或由小到大，該線圈骨架⑷線圈的橫截面也由大到小或由小到大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器式角度傳感系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)磁體(3)由至 少兩層導(dǎo)磁條重疊組成，且伸入所述感應(yīng)線圈(2)內(nèi)的相鄰導(dǎo)磁條間的長度依次遞增。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器式角度傳感系統(tǒng)，其特征在于位于所述感應(yīng)線圈(2) 以外的導(dǎo)磁體(3)連接有支臂(6)，該支臂(6)上安裝有轉(zhuǎn)軸(5)，該轉(zhuǎn)軸(5)位于所述導(dǎo) 磁體(3)的圓弧圓心處。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變壓器式角度傳感系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)軸(5)上固定 有主動(dòng)臂(10)，所述底座(7)上固定有左、右限位塊(8、8’)，其中左限位塊(8)位于所述 主動(dòng)臂(10)移動(dòng)軌跡的左端，右限位塊(8’ )位于所述主動(dòng)臂(10)移動(dòng)軌跡的右端，所述 左、右限位塊(8、8，)限制所述主動(dòng)臂(10)的移動(dòng)范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器式角度傳感系統(tǒng)，其特征在于所述感應(yīng)線圈(2)疏 密配合繞制在所述線圈骨架(4)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器式角度傳感系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)磁體(3)到感 應(yīng)線圈(2)的最小直線距離大于1mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器式角度傳感系統(tǒng)，其特征在于所述線圈骨架(4)中 還固定有第二導(dǎo)磁塊(9)，該第二導(dǎo)磁塊(9)靠近所述導(dǎo)磁體(3)的運(yùn)行軌跡。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器式角度傳感系統(tǒng)，其特征在于所述第二導(dǎo)磁塊(9)， 位于所述導(dǎo)磁體(3)的運(yùn)行軌跡的末端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變壓器式角度傳感系統(tǒng)，設(shè)置有底座，該底座上安裝有勵(lì)磁線圈和感應(yīng)線圈，且勵(lì)磁線圈和感應(yīng)線圈中套裝有同一導(dǎo)磁體，其特征在于所述勵(lì)磁線圈和感應(yīng)線圈呈圓弧形，所述導(dǎo)磁體為圓弧形導(dǎo)磁條；所述底座上還固定有線圈骨架，該線圈骨架內(nèi)開有通道，所述導(dǎo)磁體伸入通道中，所述感應(yīng)線圈纏繞在該線圈骨架上。也可以固定磁條。其顯著效果是本裝置體積小，能滿足不同弧度的角度位移檢測需要，且其輸出線性也可以按照需要設(shè)置制作。
文檔編號H01F29/08GK101799270SQ200910250820
公開日2010年8月11日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者蔣勤舟 申請人:蔣勤舟