CN104236438A - 基于霍尔传感器的长度测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及臂架长度的测量，具体说是基于霍尔传感器的长度测量设备，包括设置在壳体内的一卷筒，卷筒上缠绕有绳索，所述卷筒固定安装在一转轴的一端，该转轴另一端端面固定设置有一磁铁，靠近该磁铁设置有一长度传感器；通过拉动卷筒上的绳索带动磁铁旋转，所述长度传感器感应旋转磁铁产生的磁场，并将感应信号传递至一处理器，该处理器根据磁场变化计算绳索拉动的长度。与现有技术相比，本发明采用无接触式的传感器测量数据，可以防止测量设备出现磨损，提高使用寿命和可靠性。

Description

基于霍尔传感器的长度测量设备

技术领域

本发明涉及机械领域，具体涉及起重机、正面吊、高空车等臂架伸缩长度的测量。

背景技术

在工程机械及其他工业设备上，如泵车、起重机、随车吊、正面吊、高空作业车等均需要对其机械臂的举升角度和吊绳的长度等进行测量，以完成作业。现有技术的产品是以减速机和多圈电位计配合完成的臂架伸缩长度检测，由齿轮组组成的减速机，精度会随着使用次数的增减因齿轮磨损而变差，电位计在使用过程中也会因反复摩擦而出现断点或接触不良，产生错误数据，影响测量结果。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种测量精度高、使用寿命长的基于霍尔传感器的长度测量设备。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：基于霍尔传感器的长度测量设备，包括设置在壳体内的一卷筒，卷筒上缠绕有绳索，所述卷筒固定安装在一转轴的一端，该转轴另一端端面固定设置有一磁铁，靠近该磁铁设置有一长度传感器；通过拉动卷筒上的绳索带动磁铁旋转，所述长度传感器感应旋转磁铁产生的磁场，并将感应信号传递至一处理器，该处理器根据磁场变化计算绳索拉动的长度。

作为优选，所述壳体呈中空柱状，一隔板将该壳体分隔成上、下腔，所述卷筒位于下腔内，所述转轴通过轴承安装在隔板上，转轴所述另一端穿过隔板伸入上腔。

作为优选，所述上腔内安装有一支架，该支架上固定所述长度传感器。

作为优选，所述支架包括一固定在隔板上的支座和设置在该支座上的两支撑臂，转轴所述另一端伸出该支座，所述支撑臂的长度大于转轴所述另一端伸出该支座的伸出长度，所述长度传感器跨接于该两支撑臂上。

作为优选，所述长度传感器包括一外壳、设置在外壳内的电路板、集成在该电路板上的霍尔电路和设置在外壳上的霍尔芯片，所述霍尔芯片感应旋转磁铁产生的磁场，所述霍尔电路检测所述芯片的磁场变化，并将变化数据输送至所述处理器。

作为优选，所述磁铁位于霍尔芯片的正下方。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用无接触式的传感器测量数据，可以防止测量设备出现磨损，提高使用寿命和可靠性。

2、本发明还可使用掉电检测和连续数据存储，去除原有产品上的减速机构，减少因减速机构的公差带来的数据误差，以及减速机构使用中的磨损带来的更大的误差。

3、采用磁场感应的方式测量长度，而不是电信号，可以有效隔离电源电压冲击、电气干扰等带来的数据误差；同时磁场信号也不容易受温度、压力、湿度等外部因素干扰。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明长度测量时的示意图。

具体实施方式

下面结合图1、图2详细介绍本发明基于霍尔传感器的长度测量设备，其包括设置在壳体1内的一卷筒2，卷筒上缠绕有绳索3，所述卷筒固定安装在一转轴4的一端，该转轴另一端端面固定设置有一磁铁5，磁体采用圆柱结构，其径向充磁；靠近该磁铁设置有一长度传感器6；通过拉动卷筒上的绳索带动磁铁旋转，所述长度传感器感应旋转磁铁产生的磁场，并将感应信号传递至一处理器（图中未示出），该处理器根据磁场变化计算绳索拉动的长度。具体来说，所述长度传感器6包括一外壳61、设置在外壳内的电路板62、集成在该电路板上的霍尔电路和设置在外壳上的霍尔芯片63，所述霍尔芯片感应旋转磁铁产生的磁场，所述霍尔电路检测所述芯片的磁场变化，并将变化数据输送至所述处理器；当绳索拉动卷筒转动时，磁铁跟随转动，成为转子，由于霍尔芯片固定安装，作为定子，这样就形成了相对的旋转运动，霍尔电路感应芯片表面的磁场变化，从而计算出角度变化；通过累计角度变化，可以计算出卷筒的整个转动角度，再换算成卷筒周长，就可以算出绳索的拉动长度，即绳索的运动距离。

在实施过程中，所述磁铁应位于霍尔芯片的正下方，且两者应保持适当的距离。本发明在长度测量时采用无接触式的传感器测量数据，可以防止测量设备出现磨损，提高使用寿命和可靠性。而，现有技术的产品一般使用1~2年后，常会出现因磨损而导致的断点和接触不良，断点导致数据跳变，接触不良导致数据失真，而本发明的产品不存在以上问题；且现有技术的产品在使用一段时间后，减速机的齿轮因为磨损而出现跳齿、滑齿等，数据也更加失真，严重影响测量精度。

本发明的壳体1呈中空柱状，一隔板11将该壳体分隔成上、下腔12、13，所述卷筒位于下腔13内，所述转轴通过轴承14安装在隔板上，转轴所述另一端穿过隔板伸入上腔12；在上腔内安装有一支架7，该支架上固定所述长度传感器；在实施过程中所述支架7包括一固定在隔板上的支座71和设置在该支座上的两支撑臂72，转轴所述另一端伸出该支座，所述支撑臂的长度大于转轴所述另一端伸出该支座的伸出长度，使得霍尔芯片与磁铁抱持一定的距离，形成非接触式感应，所述长度传感器跨接于该两支撑臂上。该结构不仅简单实用，而且安装方便，成本降低。

本发明可利用绳索实现臂架长度的测量，其过程是这样的：首先将缠绕绳索的卷筒置于壳体内，再将壳体安装在臂架的固定位置上，绳索的一端固定到臂架的顶端，臂架伸缩时，绳索跟着伸缩，从而拉动卷筒旋转，转轴随着卷筒转动，而安装在转轴上的磁铁与霍尔芯片产生相对的旋转，霍尔电路检测芯片表面的磁场变化，从而检测出角度变化，并输出相应的角度数据，处理器高速处理这些数据，并做累计处理和分析，判断卷筒转动方向和角度，结合卷筒直径和绳索直径，可以换算出绳索的拉动长度，从而完成臂架长度的测量。

上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。

Claims (6)

1.基于霍尔传感器的长度测量设备，包括设置在壳体内的一卷筒，卷筒上缠绕有绳索，其特征在于：所述卷筒固定安装在一转轴的一端，该转轴另一端端面固定设置有一磁铁，靠近该磁铁设置有一长度传感器；通过拉动卷筒上的绳索带动磁铁旋转，所述长度传感器感应旋转磁铁产生的磁场，并将感应信号传递至一处理器，该处理器根据磁场变化计算绳索拉动的长度。

2.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于：所述壳体呈中空柱状，一隔板将该壳体分隔成上、下腔，所述卷筒位于下腔内，所述转轴通过轴承安装在隔板上，转轴所述另一端穿过隔板伸入上腔。

3.根据权利要求2所述的测量设备，其特征在于：所述上腔内安装有一支架，该支架上固定所述长度传感器。

4.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于：所述支架包括一固定在隔板上的支座和设置在该支座上的两支撑臂，转轴所述另一端伸出该支座，所述支撑臂的长度大于转轴所述另一端伸出该支座的伸出长度，所述长度传感器跨接于该两支撑臂上。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的测量设备，其特征在于：所述长度传感器包括一外壳、设置在外壳内的电路板、集成在该电路板上的霍尔电路和设置在外壳上的霍尔芯片，所述霍尔芯片感应旋转磁铁产生的磁场，所述霍尔电路检测所述芯片的磁场变化，并将变化数据输送至所述处理器。

6.根据权利要求5所述的测量设备，其特征在于：所述磁铁位于霍尔芯片的正下方。