[发明专利]非接触角度/位移检测传感器

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及光电子技术领域，是一种非接触角度/位移检测传感器。

(二)背景技术：

目前普遍采用滑动电位器和编码器作角度位移检测。滑动电位器存在调节角度小、线性差、机械磨损造成工作不稳定的缺陷，并且是模拟量输出形式；而编码器，它有机械编码器和光电编码器二种。光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成，通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔的园盘，由于光栅盘与旋转柄同轴，旋转柄旋转时，光栅盘同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号。

机械编码器优点是成本低，但存在触点器件易氧化产生接触不良及使用寿命短等缺陷。特别是分辨率低，限制了许多应用。

光电编码器优点很明显，具有精度高，工作可靠，接口数字化等优点。

但现存在以下不足之处：

(1)增量式编码器，断电后是无法记忆转动的位置信息。

(2)光栅盘直径限制了分辨率的指标。

(3)结构复杂、成本高，限制了许多在民用产品上的大量应用。

(三)发明内容：

本发明的目的是要解决现有滑动电位器调节角度小，线性差，稳定性差，而光电编码器结构复杂，成本高的问题，提供一种新型非接触角度/位移检测传感器。

本发明的具体方案是：设计有壳体，壳体的中心处安装有旋转轴，壳体的尾端配有盖板，其特征是：在壳体内固定安装有图像采样处理系统，在旋转轴上装有反射板，在壳体上还装有信号输出接口连接图像采样处理系统。

本发明中所述反射板，具有基板，在基板上镀有均匀分布的放射金属细线条，或在基板上涂覆或印制均匀、具有反差、图像变化的有色颗粒物。

本发明中所述的图像采样处理系统，包括有电路板，在电路板上安装有透镜、LED发射光管以及单片机芯片，与单片机芯片分别连接有DSP图像数字微处理器、存储器、复位电路、串行通讯输出信号处理电路。

本发明中所述的DSP图像数字微处理器是采用ADNS2610型数字式光学传感芯片，该芯片采用精确的光学导航技术，具有双线制半双工通信端口，可以通过获得连续的表面图像而测量出其运动位置，每秒可拾取1500张图片，最高测量速度为每秒12英寸，解析度为每英寸400点，通过对该芯片的检测信息可准确判断运动方向并精确地计算出运动的实际距离。

本发明是采用新型光电转换原理，将图像检测技术同单片机信息处理技术结合设计成小型角度/位移检测装置。根据反射板图像的变化的X、Y轴向信号，判断出旋转方向并计算转换出旋转角度/位移变化量，经信号处理后送出变化量的串行数据。

本发明具有以下优点：

1、具有成本低、体积小、精度高、性能稳等特点，特别是低成本可适合于民用产品的应用。

2、另外该传感器内部为无接触检测方式，没有滑动电位器接触磨损的缺陷。可实现360度范围的检测。

3、可直接输出数字量或频率量，方便与控制cpu接口。

4、将直线运动转为调节柄的旋转运动，则可换算出位移数据而作为精确的位移距离检测。

(四)附图说明：

图1是本发明总体结构示意图；

图2是本发明反射板之一的主视图；

图3是本发明反射板之二的主视图；

图4是本发明图像采样处理系统的原理方框图；

图5是本发明图像采样处理系统的电路图。

图中：1-旋转轴，2-信号输出接口，3-壳体，4-盖板，5-螺丝，6-图像采样处理系统，7-反射板，8-LED发射光管，9-图像数字微处理器，10-电路板，11-凸透镜，12-单片机芯片，13-环氧基板，14-镀金细放射线条，15-PVC板，16-深色颗粒物。

(五)具体实施方式：

参见图1，本发明具有圆筒形壳体3，在壳体3的中心处安装有旋转轴1，旋转轴1采用电位器阻尼方式设计，防止旋转轴自由旋转。特别是：在壳体3内固定安装有图像采样处理系统6，在壳体3的侧壁上还装有信号输出接口2，连接图像采样处理系统中CPU的串行通讯电路；且在壳体3内、旋转轴1的尾端固定安装特制反射板7；最后采用三个螺丝5将盖板4与壳体3装为一体，即构成本发明。