一种新型旋转部件转速和角度测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种转速及角度测量装置及方法，具体涉及一种新型旋转部件转速和角度测量装置及方法。

背景技术

目前转动部件转动角度的测量方法采用指针显示或通过力矩传感器测量的力矩信号转换而来，这些测量方法都需要限定转轴的转角限位，不能超过360°之外的区域无限制的旋转，也不能往小于0°方向无限制的旋转。当需要转动部件在0°-360°之外区域无限制沿中心轴旋转时，则需要测量装置与转动部件之间不被固定的连接方式所限制。

目前转速测量的方法基本通过红外发射-检测的方式，需要在转动设备上安装测量齿轮或开孔，通过不连续的测量信号计数值来换算为转速信号，测量信号的连续性不高，较难实现正反转测量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种新型旋转部件转速和角度测量装置及方法，该装置及方法能够测量旋转部件的转速及角度，测量信号的连续性较好。

为达到上述目的，本发明所述的新型旋转部件转速和角度测量装置包括正负极连接导线、旋转部件、供电电源及控制系统；

旋转部件表面设置有角度测量电阻，其中，角度测量电阻包括正极角度测量电阻及负极角度测量电阻，其中，正极角度测量电阻的0°位置与负极角度测量电阻的0°位置之间通过正负极连接导线相连接，供电电源的正极与正极角度测量电阻相连接，供电电源的负极与负极角度测量电阻相连接，其中，供电电源、正极角度测量电阻、负极角度测量电阻及正负极连接导线形成了一个导通电路；

导通电路上设置有用于检测供电电源正负极之间电压的电压传感器以及用于检测导通电路中电流的电流传感器，其中，电流传感器及电压传感器与控制系统相连接。

供电电源的正极通过第一滑块压片与正极角度测量电阻相连接。

供电电源的负极通过第二滑块压片与负极角度测量电阻相连接。

供电电源的正极通过正极接线端子及第一滑块压片与正极角度测量电阻相连接。

供电电源的负极通过负极接线端子及第二滑块压片与负极角度测量电阻相连接。

正极角度测量电阻的0°位置及360°位置均设置有正极绝缘材料。

负极角度测量电阻的0°位置及360°位置均设置有负极绝缘材料。

旋转部件为沿中心轴做旋转运动的部件。

一种新型旋转部件转速和角度测量方法包括以下步骤：

设正极角度测量电阻及负极角度测量电阻在360°方向上的总电阻值均为R，正负极连接导线的电阻为δ，电压传感器测量得到的电压为U，电流传感器测量得到的电流为I，旋转部件1的旋转角度α为：

当需要测量旋转部件连续旋转时的转速时，获取旋转部件转动时R的变化曲线，设该变化曲线一个波动周期为t，则旋转部件的转速为1/t。

电流传感器测量得到的电流为I为：

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的新型旋转部件转速和角度测量装置及方法在具体操作时，在旋转部件上设置有正极角度测量电阻及负极角度测量电阻，通过测量供电电源正负极之间的电压以及导通电路中的电流，以测量旋转部件的转速及角度，旋转部件旋转时不受限制，实现信号的连续测量，测量准确性较高。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的沿轴线展开图；

图4为本发明的电气原理图；

图5为顺时针旋转时电阻与时间的关系曲线图；

图6为逆时针旋转时电阻与时间的关系曲线图。

其中，1为旋转部件、2为角度测量电阻、2-1为正极角度测量电阻、2-2为负极角度测量电阻、3为接线端子、3-1为正极接线端子、3-2为负极接线端子、4为滑块压片系统、4-1为第一滑块压片、4-2为第二滑块压片、5为正负极连接导线、6为供电电源、7为电流传感器、8为电压传感器、9为绝缘材料、9-1为正极绝缘材料、9-2为负极绝缘材料。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1至图4，本发明所述的新型旋转部件转速和角度测量装置包括正负极连接导线5、旋转部件1、供电电源6及控制系统；旋转部件1为沿中心轴做旋转运动的部件，旋转部件1表面设置有角度测量电阻2，其中，角度测量电阻2包括正极角度测量电阻2-1及负极角度测量电阻2-2，其中，正极角度测量电阻2-1的0°位置与负极角度测量电阻2-2的0°位置之间通过正负极连接导线5相连接，供电电源6的正极与正极角度测量电阻2-1相连接，供电电源6的负极与负极角度测量电阻2-2相连接，其中，供电电源6、正极角度测量电阻2-1、负极角度测量电阻2-2及正负极连接导线5形成了一个导通电路；导通电路上设置有用于检测供电电源6正负极之间电压的电压传感器8以及用于检测导通电路中电流的电流传感器7，其中，电流传感器7及电压传感器8与控制系统相连接。

本发明还包括滑块压片系统4，滑块压片系统4包括第一滑块压片4-1及第二滑块压片4-2，供电电源6的正极通过第一滑块压片4-1与正极角度测量电阻2-1相连接；供电电源6的负极通过第二滑块压片4-2与负极角度测量电阻2-2相连接。

本发明还包括接线端子3，其中，接线端子3包括正极接线端子3-1及负极接线端子3-2，供电电源6的正极通过正极接线端子3-1及第一滑块压片4-1与正极角度测量电阻2-1相连接；供电电源6的负极通过负极接线端子3-2及第二滑块压片4-2与负极角度测量电阻2-2相连接。

本发明还包括绝缘材料9，其中，绝缘材料9包括正极绝缘材料9-1及负极绝缘材料9-2，正极角度测量电阻2-1的0°位置及360°位置均设置有正极绝缘材料9-1；负极角度测量电阻2-2的0°位置及360°位置均设置有负极绝缘材料9-2。

本发明所述的新型旋转部件转速和角度测量方法包括以下步骤：

设正极角度测量电阻2-1及负极角度测量电阻2-2在360°方向上的总电阻值均为R，正负极连接导线5的电阻为δ，电压传感器8测量得到的电压为U，电流传感器7测量得到的电流为I，旋转部件1的旋转角度α为：

当需要测量旋转部件1连续旋转时的转速时，获取旋转部件1转动时R的变化曲线，设该变化曲线一个波动周期为t，则旋转部件1的转速为1/t。

当需要测量旋转部件1连续旋转时的转速，当顺时针旋转时，导通电路中的电阻值按照如5所述的曲线波动变化，t为一个波动周期，则转速为1/t；当逆时针旋转时，导通电路中的电阻值按照如图6所述的曲线波动变化，t为一个波动周期，则转速为1/t。