一种非接触式传感器
阅读：314发布：2020-11-27
专利汇可以提供一种非接触式传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种非 接触 式 传感器 ，可以解决传统的接触式传感器所带来的摩擦问题，并且同时提高了检测 精度 ，满足了 汽车 对 电子 节气 阀 和电子废气再循环阀的检测需要。由于本发明采用了可编程的芯片，因此同一款传感器可以用于不同型号的电子节气阀和电子废气再循环阀中，有利于批量生产，降低产品成本。同时，在新产品的研发过程中，可以适应不同系统集成厂家的技术要求，大大降低了开发成本，缩短了开发周期。，下面是一种非接触式传感器专利的具体信息内容。
1.一种非接触式传感器，其特征在于，包括：彼此分离的定子部分和转子部分，所述定子部分包括：可编程的霍尔感应单元；所述转子部分包括：齿轮、固定于所述齿轮上的磁钢及与所述齿轮相连接的转轴；
所述齿轮用于跟随被测移动件的转动而转动并带动磁钢沿所述转轴转动，所述转轴转动的角度为传感器的输入信号；所述可编程的霍尔感应单元，用于感应所述磁钢转动所产生的磁通量变化并转换成与所述输入信号相对应的电信号，所述电信号为传感器的输出信号，所述与所述输入信号相对应的电信号的大小可以由所述可编程的霍尔感应单元保存和多次更新。
2.根据权利要求1所述传感器，其特征在于，所述定子部分还包括：保护外壳。
3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述可编程的霍尔感应单元，包括：可编程的霍尔感应芯片。
4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述电信号为电压信号。
5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述齿轮上还设置有限位挡块，用于限定齿轮转动的角度。
6.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述定子部分与所述转子部分的间距为0.2-3mm。
7.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述齿轮的底端设置有一扁孔，所述转轴与所述齿轮连接的一端为扁形柱体，并与所述扁孔紧密连接。
8.根据权利要求1或7所述的传感器，其特征在于，所述齿轮的上端设置有沉头孔，所述齿轮通过所述沉头孔与所述磁钢紧密连接。
9.根据权利要求8所述的传感器，其特征在于，所述齿轮上还设置有两个柱体，所述磁钢上还设置有两个沉头孔，所述两个沉头孔与所述两个柱体紧密配合并连接，使磁钢轴向定位。
10.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述输出信号为模拟量或数字量。
一种非接触式传感器
技术领域
[0001] 本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种非接触式传感器。
背景技术
[0002] 随着汽车科技的发展，越来越多的传感器在汽车上得到了应用并随着汽车相关器件的变化而变化。汽车上的节气阀和废气再循环阀对汽车燃料的燃烧效率及尾气中污染物含量的多少起着至关重要的作用。为了获悉节气阀和废气再循环阀开度的大小，往往需要为它们配备适用的传感器。由于我国对汽车排放标准的提高，传统的机械式节气阀和机械式废气再循环阀将会逐步被电子节气阀和电子废气再循环阀所替代，传统的机械拉线驱动的方式将变为电机驱动的方式。
[0003] 而传统的传感器均为接触式传感器(即碳膜滑动变阻器式传感器)，这种传感器由于存在摩擦损耗，其使用寿命往往较短且检测精度不高。因此，传统的接触式传感器以无法满足汽车对电子节气阀和电子废气再循环阀的检测需要。
发明内容
[0004] 为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种非接触式传感器，以实现对电子节气阀和电子废气再循环阀的高精度检测，技术方案如下：
[0006] 所述齿轮用于跟随被测移动件的转动而转动并带动磁钢沿所述转轴转动，所述转轴转动的角度为传感器的输入信号；所述可编程的霍尔感应单元，用于感应所述磁钢转动所产生的磁通量变化并转换成与所述输入信号相对应的电信号，所述电信号为传感器的输出信号，所述与所述输入信号相对应的电信号的大小可以由所述可编程的霍尔感应单元保存和多次更新。
[0007] 通过应用以上技术方案，本发明实施例提供的一种非接触式传感器可以解决传统的接触式传感器所带来的摩擦问题，并且同时提高了检测精度，满足了汽车对电子节气阀和电子废气再循环阀的检测需要。由于本发明采用了可编程的芯片，因此同一款传感器可以用于不同型号的电子节气阀和电子废气再循环阀中，有利于批量生产，降低产品成本。同时，在新产品的研发过程中，可以适应不同系统集成厂家的技术要求，大大降低了开发成本，缩短了开发周期。附图说明
[0008] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0009] 图1为本发明实施例提供的一种非接触式传感器的结构示意图；
[0010] 图2为本发明实施例提供的输入信号与输出信号之间的对应关系图；
[0011] 图3为本发明实施例提供的另一种输入信号与输出信号之间的对应关系图；
[0012] 图4为本发明实施例提供的另一种输入信号与输出信号之间的对应关系图；
[0013] 图5为本发明实施例提供的另一种非接触式传感器中转子部分的三视图；
[0014] 图6为本发明实施例提供的另一种非接触式传感器的结构示意图。
具体实施方式
[0015] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0016] 如图1所示，本发明实施例提供的一种非接触式传感器，包括：彼此分离的定子部分2和转子部分1，定子部分2包括：可编程的霍尔感应单元6；所述转子部分1包括：齿轮5、固定于齿轮5上的磁钢3及与齿轮5相连接的转轴4；
[0017] 齿轮5用于跟随被测移动件的转动而转动并带动磁钢3沿转轴4转动，转轴4转动的角度为传感器的输入信号；可编程的霍尔感应单元6，用于感应磁钢3转动所产生的磁通量变化并转换成与输入信号相对应的电信号，电信号为传感器的输出信号，与输入信号相对应的电信号的大小可以由可编程的霍尔感应单元6保存和多次更新。
[0019] 其中，霍尔感应芯片电路6可以包括：可编程的霍尔感应芯片及其周边电路，具体的芯片信号及其周边电路组成和连接方式有多种，均为本领域技术人员所公知，在此不再累述。需要说明的一点是，可编程芯片是一种可通过编程或软件配置改变控制对策的芯片。而且，可编程芯片是支持反复擦写的。为了更好的说明本发明中可编程的霍尔感应单元更新与输入信号相对应的电信号的大小，下面举例说明：
[0021] Y＝X；
[0022] 其中，Y表示输出信号，单位为伏特(V)；X表示输入信号，单位为度(°)。以图中点A为例，当输入信号X为5°时，对应的输出信号Y为5V。
[0023] 然而，对于同样的输入信号，在不同的装置和系统中，其对应的输出信号大小的要求是不同的。如图3所示，某系统要求该传感器的输入信号与输出信号之间的对应关系为：
[0024] Y＝2X；
[0025] 其中，Y表示输出信号，单位为伏特(V)；X表示输入信号，单位为度(°)。以图中点A为例，当输入信号X为5°时，对应的输出信号Y为10V。而对于这样的要求，传统的传感器中，由于输入信号和输出信号之间的对应关系是固化的，所以需要重新生产一个传感器并将新的输入信号和输出信号之间的对应关系固化在传感器的芯片内。这样就增加了企业的成本并且延长了生产周期。
[0026] 而本发明中，由于采用了可编程芯片，因此本发明的非接触式传感器可以根据不同的需要对对应于输入信号的输出信号的大小进行改变并保存。具体的，本发明的非接触式传感器可以适应于各种对输出信号有不同要求的系统中。对于图2所示对应关系变为图3所示对应关系的举例，本发明只需要将图3所示对应关系的相应程序输入到原有传感器的可编程芯片中，就可以更新原有的输入信号与输出信号之间的对应关系，即更新了与输入信号对应的输出信号的大小。
[0027] 当然，本发明所提供的一种非接触式传感器不仅可以实现模拟量输出，还可以实现数字量输出。如图4所示，输入信号与输入信号之间的对应关系可以表示为：
[0028] y＝1；2≤X≤5。
[0029] 其中，y表示本发明的非接触式传感器输出的数字量；X表示输入信号，单位为度(°)。
[0030] 对于这样的对应关系，本发明只需要将体现该对应关系的程序写入本发明提供的传感器中就可以实现改变、更新与输入信号对应的输出信号的大小。在实际应用中，还存在更多的对应关系，方便起见，就不再一一赘述。需要说明的一点是，本领域技术人员可以理解，当输出信号为电压信号时，在没有升压装置的情况下，输出信号的电压值不会高于传感器的供电电压。如果要求输出信号的电压值高于供电电压值，则需要加装升压设备。
[0031] 本领域技术人员可以理解的是，由于本发明的霍尔感应芯片是可编程的，因此，本发明还可以根据需要设定检测的范围。具体的设定方法有多种，如将超出所设定的检测范围的输出信号的值设为0，本发明就不再一一赘述。
[0032] 由于本发明霍尔感应芯片是可编程的，因此同一款传感器可以用于不同型号的电子节气阀和电子废气再循环阀中，有利于批量生产，降低产品成本。同时在新产品的研发过程中，可以适应不同系统集成厂家的技术要求，大大降低了开发成本，缩短了开发周期。
[0033] 由于汽车内空间的限制，发明人发现，实际应用中定子部分2与转子部分1的间距为0.2-3mm较为合适。
[0034] 本领域技术人员可以理解的是，齿轮5可以跟随电子节气阀或电子废气再循环阀的电机转动而转动，当然在电机与齿轮5之间还可以有任意个传动齿轮。在实际应用中，由于电机安装位置及生产成本的限制，电机往往不能直接驱动齿轮5的转动，在电机和齿轮5之间往往设置有齿轮减速传动机构，用来减速增扭。这样就可以采用较小功率的电机(安装尺寸相应减小)就可以克服转轴4及阀片阻力，从而顺利转动阀片。其中，齿轮减速传动机构中可以包括任意个齿轮。
[0036] 需要说明的是，在实际应用中，转子部分1中的齿轮5、转轴4和磁钢3的结构可以为多种，转子部分1中各部分的连接方式也可以为多种，本发明在此不做限定。下面公开一种本发明中转子部分1的结构及其中各部分的连接方式。图5为本发明中转子部分的三视图，如图5所示，转轴4的一端设置为圆柱形，与齿轮相连接的一端在圆柱上铣去一部分，成为一扁形柱体，该扁形柱体与齿轮5底端的一扁孔5a紧密连接。齿轮5的上端有一沉头孔5b，与磁钢3紧密连接，磁钢3的底面落在抬肩5c上，使磁钢3径向定位。磁钢3上的两个沉头孔3a与齿轮5上的两个柱体5d紧密配合并连接，使磁钢3轴向定位。齿轮5通过齿牙5e接收电机输入的扭矩，带动磁钢3和转轴4同步转动。齿轮5上的凸起5f、5g分别为转动的起始处和终止处的限位挡块。
[0037] 在本发明其他实施例中，为了检测和提供传感器的检测精度，还可以对传感器进行标定。下面公开一种本发明所使用的标定方法：将本发明的传感器安装在标定台上，该标定台由阀体夹具、电机、转角测量仪、传感器编程器及相应控制电路组成。电机带动齿轮5转动，转动到起始限位挡块5f时停止。这时通过编程器对该点(设为A)进行标定。然后反向转动电机，带动齿轮5转动，转动到终止处的限位挡块5g时停止。这时再对该点(设为B)进行标定。当然，为了提高精度，还可以对限位挡块5f和5g之间的任意多个点进行标定以对中间数值进行修订。
[0038] 为方便理解，下面详细叙述本发明的非接触式传感器的工作过程：在汽车的发动机电控系统开始工作时，电子节气阀或电子废气再循环阀在弹簧回位力矩的作用下，处于最小开度即起始限位挡块5f所限定的位置，传感器的输出信号为预先标定的起始信号值。当电子节气阀或电子废气再循环阀在系统命令下逐渐打开时，根据传感器感应到的角度变化所带来的磁通量的变化，就可以输出对应的输出信号值。
[0039] 在实际应用中，本发明对传感器的标定方法可以有两种：一种是预先标定，即根据要求将标定好的数据预先写入传感器芯片中，通过调整传感器中转子部分与定子部分的位置，使起始点与终止点处传感器达到要求。另一种是在线设定与定子部分的位置，即先将本发明的传感器在被测试件上安装好以后，在外力作用下将转轴先后转到起始点及终止点位置，从而对这两点的输出信号进行标定，再在中间取点，对中间的线性部分进行标定，最后再将程序写入芯片。
[0040] 本领域技术人员可以理解的是，由于本发明的非接触式传感器可以根据需要设定检测的范围、起始位置信号输出值、终止位置信号输出值以及中间位置信号输出值，因此同一款传感器可以用于不同型号的电子节气阀或电子废气再循环阀上，有利于批量生产，降低产品成本。同时在新产品的开发过程中，可以适应不同系统集成的厂家的技术要求，仅需要对传感器进行编程就可以实现，降低了开发成本，缩短了开发周期。
[0041] 本发明实施例提供的一种非接触式传感器可以解决传统的接触式传感器所带来的摩擦问题，并且同时提高了检测精度，满足了汽车对电子节气阀和电子废气再循环阀的检测需要。
[0042] 如图6所示，在本发明其他实施例提供的一种非接触式传感器中，定子部分2还可以包括：保护外壳9。公知的是，保护外壳9可以设置于霍尔感应芯片电路6的上侧，可以起到防尘作用。更进一步的，还可以把霍尔感应芯片电路6设置在保护外壳9的内部，从而还可以起到防水的作用。
[0043] 当然，如图6所示，定子部分2还可以包括：接插头8，从而可以优化传感器与外部的线路的连接方式。
[0044] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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