[发明专利]光电式角度传感器

权利要求书

1、一种光电式角度传感器，包括有传感体和信号处理控制器两部分，其特征在于：所述传感体包括有壳体(10)、上端盖(10A)、输出轴(11)、光源(1)、透镜(2)、分度盘(3)、狭缝组件(4)、线性CCD(5)；所述信号处理控制器包括有串行输出接口(8)、模数转换器(6)和处理器(7)；

在壳体(10)的底部中心设有凸台(18)，凸台(18)上开有圆孔，圆孔内放置有B轴承(17)；凸台(18)上安装有模数转换器(6)和处理器(7)；

在上端盖(10A)的中心开有圆孔，圆孔内放置有A轴承(16)；上端盖(10A)安装在壳体(10)的上端；

输出轴(11)的上端穿过放置于上端盖(10A)的A轴承(16)后，延伸至上端盖(10A)外；输出轴(11)的下端安装在壳体(10)底部凸台(18)的B轴承(17)上；

分度盘(3)的盘体(3B)边缘开有多个刻槽，盘体(3B)的中心位置开有中心孔(3A)；所述刻槽是沿半径方向的向心刻槽(3b)，或者是斜刻槽(3a)；分度盘(3)安装在输出轴(11)上；

狭缝组件(4)的狭缝基体(4A)上开有多个矩形透光槽(4B)，矩形透光槽(4B)的对角线(4C)与线性CCD(5)的像元焦线(5B)保持平行，且长度相等；

线性CCD(5)采用线性CCD像元数目范围为3000～10000，每个像元宽度范围为3～11μm；

输出轴(11)从下至上顺次连接有D连杆(15)、C连杆(14)、B连杆(13)、A连杆(12)，线性CCD(5)安装在D连杆(15)的端部，狭缝组件(4)安装在C连杆(14)的端部，透镜(2)安装在B连杆(13)的端部，光源(1)安装在A连杆(12)的端部；分度盘(3)通过中心孔(3A)连接在输出轴(11)上，且位于透镜(2)、狭缝组件(4)之间；

所述信号处理控制器对线性CCD(5)输出的模拟信号经模数转换器(6)转换为不规则方波数字信号PWM后输出给处理器(7)，所述不规则方波数字信号PWM在处理器(7)中进行“刻槽角度转换计算”后输出角度值D给串行输出接口(8)；同时处理器(7)给线性CCD(5)一个时序控制信号T，用于驱动线性CCD(5)输出高电平信号。

2、根据权利要求1所述的光电式角度传感器，其特征在于：分度盘(3)的盘体(3B)上设置刻槽的个数为4～360个。

3、根据权利要求1所述的光电式角度传感器，其特征在于：分度盘(3)上的相邻两个刻槽之间的圆心角α＝1～90°。

4、根据权利要求1所述的光电式角度传感器，其特征在于：分度盘(3)的盘体(3B)采用不透光材料加工成圆盘结构。

5、根据权利要求1所述的光电式角度传感器，其特征在于：狭缝组件(4)的狭缝基体(4A)上的矩形透光槽(4B)的宽度d为0.5～4μm，相邻两个矩形透光槽的距离d₄为3～11μm。

6、根据权利要求1所述的光电式角度传感器，其特征在于处理器(7)进行的“刻槽角度转换计算”为：

(A)对所述不规则方波数字信号PWM的上升沿进行计数，获得第一计数值n；

(B)根据线性CCD(5)具有的像元数目，以及第一计数值n获得第二计数值K_N，所述第二计数值K_N即为分度盘(3)从开始转动至停止时所转过的刻槽数目，则有完整刻槽旋转角β为α×K_N，α表示相邻刻槽之间的圆心角；

(C)对所述的第一计数值n依据像元-角度联立式F解析得到当前刻槽旋转的角度

式中，n表示第一计数值，m表示采用的线性CCD(5)的像元数目，l表示线性CCD(5)的长度，R表示分度盘的半径，θ表示光源输出光的投影角；

(D)依据(C)步骤获得的当前刻槽旋转的角度与(B)步骤获得的完整刻槽旋转角β采用旋转角度计算式求得旋转角φ，旋转角φ为光电式角度传感器输出的角度值D。