一种具有唤醒功能的自复位式线性位移传感器的制作方法

1.本发明实施例涉及位移检测技术领域，尤其涉及一种具有唤醒功能的自复位式线性位移传感器。


背景技术：

2.目前市场上的位移传感器大多采用的是绕线移动铁芯改变磁阻变化的方式，也有采用特殊工艺将dap电阻浆料涂抹在绝缘体上，加热聚合成电阻膜，或将dap电阻粉热压在绝缘基体凹槽中形成的实心体作为电阻体等方式。但无论哪种方式，都是依靠传感器外部结构使测试的位置复位，而无法自动恢复测试初始位置。而且现有的产品机构体积较大，成本较高，安装结构复杂，对安装精度要求也较高，同时也没有休眠和唤醒模式，不能应用到电池供电的应用。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种具有唤醒功能的自复位式线性位移传感器，以解决目前市场上位移传感器体积大，安装复杂，位移测量轴要被动固定，无法自动复位及无法使用到电池供电的问题。
4.本发明实施例提供了一种具有唤醒功能的自复位式线性位移传感器，该传感器包括：结构外壳、磁性移动轴组件、复位弹簧、限位帽、固定螺丝和电路板；其中，
5.所述复位弹簧套装在所述结构外壳和所述磁性移动轴组件的外部；所述磁性移动轴组件可滑动的安装在所述结构外壳的内部；所述限位帽通过所述固定螺丝安装在所述磁性移动轴组件上，使得所述复位弹簧受到预紧力；所述电路板安装在所述结构外壳的底部；
6.所述磁性移动轴组件中包括磁铁，所述电路板上包括磁阻芯片和微控制单元，所述磁阻芯片用于根据与所述磁铁的相对位置向所述微控制单元输出测量信号，以使所述微控制单元根据所述测量信号计算所述限位帽的位移变化量。
7.可选的，所述磁性移动轴组件中还包括滑动定位结构，所述结构外壳的内部包括滑动结构槽，所述滑动定位结构与所述滑动结构槽之间适位滑动配合。
8.可选的，所述微控制单元用于对所述测量信号进行非线性校准和温度补偿，以计算得到所述位移变化量。
9.可选的，所述微控制单元用于若所述传感器处于零位状态超过预设时长，则控制停止为所述磁阻芯片供电，以使所述传感器进入休眠状态。
10.可选的，所述结构外壳中包括与所述电路板连接的两个电气导通连接针，所述电气导通连接针上包括短路点，所述磁性移动轴组件中还包括短路唤醒结构，所述微控制单元还用于当所述传感器处于休眠状态时，若所述磁性移动轴组件在受到外力作用的移动过程中，使得所述短路唤醒结构的两端分别与两个所述短路点连接形成短路开关信号，则恢复所述磁阻芯片的供电，以使所述传感器进入工作状态。
11.可选的，所述短路唤醒结构包括短路支撑弹簧，以及连接在所述短路支撑弹簧两
端的两个滑动钢球，所述短路点具体通过所述滑动钢球形成所述短路开关信号。
12.可选的，所述电路板上还包括两个短路电气连接点，分别用于与两个所述电气导通连接针连接，以将所述短路开关信号传递给所述微控制单元。
13.可选的，所述预设时长根据应用场景进行设定。
14.可选的，所述传感器还包括电路板保护盖，所述电路板保护盖可拆卸的连接在所述结构外壳的底部，用于对所述电路板进行固定。
15.可选的，所述电路板上还包括多个传感器输出连接针，所述传感器输出连接针从所述电路板保护盖上的预留孔位伸出，用于向外输出所述位移变化量。
16.本发明实施例提供了一种具有唤醒功能的自复位式线性位移传感器，包括结构外壳、磁性移动轴组件、复位弹簧、限位帽、固定螺丝和电路板，其中，复位弹簧套装在结构外壳和磁性移动轴组件的外部，磁性移动轴组件可滑动的安装在结构外壳的内部，限位帽通过固定螺丝安装在磁性移动轴组件上，使得复位弹簧收到预紧力，电路板安装在结构外壳的底部。磁性移动轴组件中包括磁铁，电路板上包括磁阻芯片和微控制单元，磁阻芯片可用于根据与磁铁的相对位置向微控制单元输出测量信号，则微控制单元可以根据该测量信号计算得到限位帽的位移变化量。通过使用复位弹簧，使得该传感器可以实现自动复位的功能，同时采用磁阻芯片，整合磁铁和磁阻芯片在一个整体结构上，并使用微控制单元进行计算，使得整体安装测量方便，体积小，容易操作，可满足小体积结构的位移检测需要。
附图说明
17.图1为本发明实施例一提供的具有唤醒功能的自复位式线性位移传感器的结构示意图；
18.图2为本发明实施例一提供的具有唤醒功能的自复位式线性位移传感器的组装示意图；
19.图3为本发明实施例一提供的电路板的结构示意图；
20.图4为本发明实施例一提供的结构外壳的结构示意图；
21.图5为本发明实施例一提供的唤醒功能的结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
23.在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
24.实施例一
25.图1为本发明实施例一提供的具有唤醒功能的自复位式线性位移传感器的结构示意图，图2为本发明实施例一提供的具有唤醒功能的自复位式线性位移传感器的组装示意
图，本实施例可适用于使用位移传感器进行位移测量的情况。如图1和图2所示，该传感器包括：结构外壳100、磁性移动轴组件200、复位弹簧300、限位帽400、固定螺丝500和电路板600；其中，所述复位弹簧300套装在所述结构外壳100和所述磁性移动轴组件200的外部；所述磁性移动轴组件200可滑动的安装在所述结构外壳100的内部；所述限位帽400通过所述固定螺丝500安装在所述磁性移动轴组件200上，使得所述复位弹簧300受到预紧力；所述电路板600安装在所述结构外壳100的底部；所述磁性移动轴组件200中包括磁铁，所述电路板600上包括磁阻芯片和微控制单元，所述磁阻芯片用于根据与所述磁铁的相对位置向所述微控制单元输出测量信号，以使所述微控制单元根据所述测量信号计算所述限位帽的位移变化量。
26.具体的，如图1和图2所示，结构外壳100的顶部可包括一柱状凸起，复位弹簧300可套装在该柱状凸起外部，使得其一端可以抵在结构外壳100上，进一步可以在结构外壳100上的相抵位置处设置与复位弹簧300相匹配的凹槽，以实现对复位弹簧300更好的固定。磁性移动轴组件200可滑动的安装在结构外壳100的内部，具体即可沿该柱状凸起进行滑动，相应的，即复位弹簧300同时也套装在磁性移动轴组件200的外部。磁性移动轴组件200伸入结构外壳100内部的一端可卡抵在结构外壳100内部，从而限制磁性移动轴组件200滑出。限位帽400通过固定螺丝500安装在磁性移动轴组件200上远离结构外壳100一侧，可用于接受外部作用力而产生位移，另一方面复位弹簧300的另一端可以抵在限位帽400上，则当传感器没有任何测量位移的情况下，可以通过限位帽400与结构外壳100的相对位置为复位弹簧300提供一定的预紧力。
27.如图3所示，电路板600上包括磁阻芯片620和微控制单元(mcu)630，并均可设置在基板610上。将电路板600安装在结构外壳100的底部，并在磁性移动轴组件200中设置磁铁，则在磁性移动轴组件200的滑动过程中，磁铁与磁阻芯片620的相对位置即会发生变化，磁阻芯片620周边的磁场强度也会变化，从而可以改变磁阻芯片620的输出。则传感器的实现原理可以是：当传感器没有任何测量位移的情况下，复位弹簧300由于受到预紧力，给限位帽400一定的支撑力，位移检测量处于初始的零位状态；当对限位帽400施加的外部压力大于该预紧力时，磁性移动轴组件200开始改变位置，而磁阻芯片620的输出与上述相对位置有一定的关系，则可以使用微控制单元630根据磁阻芯片620输出的测量信号计算得到限位帽400的位移变化量。同时由于复位弹簧300受到预紧力，当施加的外部压力减小或消失的时候，磁性移动轴组件200即可自动返回或复位，从而形成了自复位式的位移传感器。
28.在上述技术方案的基础上，可选的，如图2和图4所示，所述磁性移动轴组件200中还包括滑动定位结构210，所述结构外壳100的内部包括滑动结构槽110，所述滑动定位结构210与所述滑动结构槽100之间适位滑动配合，以使磁性移动轴组件200可以在结构外壳100的内部固定滑动，从而进一步简化安装，并可使得整体更稳定，测量效果更好。
29.在上述技术方案的基础上，可选的，所述微控制单元用于对所述测量信号进行非线性校准和温度补偿，以计算得到所述位移变化量。通过微控制单元对磁阻芯片输出的测量信号做非线性校准和温度补偿，可以得到磁铁与磁阻芯片的相对位置变化的线性测量的校验方式，从而得到限位帽400位置变化的线性位移传感器，可以响应高频往复式的测量需求。
30.在上述技术方案的基础上，可选的，所述微控制单元用于若所述传感器处于零位
状态超过预设时长，则控制停止为所述磁阻芯片供电，以使所述传感器进入休眠状态。具体的，当传感器处于初始的零位状态时，可以通过微控制单元内的计时器对停止使用传感器的时间进行计时。其中，可选的，所述预设时长根据应用场景进行设定，具体可以是10-120秒。如设定一个时间周期为30秒，当达到设定的周期时，微控制单元可以发出指令，断掉磁阻芯片的供电，降低微控制单元的耗电电流，从而使得整个传感器处于休眠状态，即省电模式，则可以在不进行测量的时候，可以通过省电模式进行省电，更加适用于应用电池供电的场景。
31.进一步可选的，如图4和图5所示，所述结构外壳100中包括与所述电路板600连接的两个电气导通连接针120，所述电气导通连接针120上包括短路点121，所述磁性移动轴组件200中还包括短路唤醒结构，所述微控制单元还用于当所述传感器处于休眠状态时，若所述磁性移动轴组件200在受到外力作用的移动过程中，使得所述短路唤醒结构的两端分别与两个所述短路点121连接形成短路开关信号，则恢复所述磁阻芯片的供电，以使所述传感器进入工作状态。其中，可选的，如图3所示，所述电路板600上还包括两个短路电气连接点611，分别用于与两个所述电气导通连接针120连接，以将所述短路开关信号传递给所述微控制单元630。具体的，可以通过采用特殊机械结构设计的开关信号，通过在微控制单元630内部设定程序，从而实现自有机械结构唤醒功能，能够在休眠状态和工作状态下进行转换，使用者还可以通过调整各种模式的时间进一步达到节省电能的作用，以满足更多场合使用的需求。具体可以在结构外壳100中设置两个电气导通连接针120，可通过短路电气连接点611连接到电路板600上，从而可以向微控制单元630传递信号，在电气导通连接针120上可设置有用于唤醒功能的短路点121，具体可以通过向内凹陷形成，在磁性移动轴组件200受到外力作用从初始位置移动一定距离时，其上的短路唤醒结构可与短路点121连接导通，则可通过两个电气导通连接针120形成短路开关信号并传递给微控制单元630，微控制单元630接收到短路开关信号后，即可通过内部设置将传感器恢复到工作状态。
32.进一步可选的，如图5所示，所述短路唤醒结构包括短路支撑弹簧221，以及连接在所述短路支撑弹簧221两端的两个滑动钢球222，所述短路点121具体通过所述滑动钢球222形成所述短路开关信号。具体的，短路支撑弹簧221可以起到支撑作用，以将两个滑动钢球222更容易与短路点121接触导通，同时也可以起到缓冲作用，从而不影响磁性移动轴组件200的滑动。在磁性移动轴组件200受到外力作用从初始位置移动一定距离时，滑动钢球222与短路点121连接，即可通过两个电气导通连接针120、两个滑动钢球222以及短路支撑弹簧221形成短路开关信号并传递给微控制单元630。
33.在上述技术方案的基础上，可选的，如图1和图2所示，所述传感器还包括电路板保护盖700，所述电路板保护盖700可拆卸的连接在所述结构外壳100的底部，用于对所述电路板600进行固定，从而将电路板600包裹在结构外壳100与电路板保护盖700之间，以起到固定和保护作用，同时，通过可拆卸的连接方式，也可以更方便从结构外壳100底部完成整个传感器的组装过程。
34.进一步可选的，如图3所示，所述电路板600上还包括多个传感器输出连接针640(图3中以包括4个传感器输出连接针640为例进行示出)，所述传感器输出连接针640从所述电路板保护盖700上的预留孔位伸出，用于向外输出所述位移变化量，从而可以对计算得到的位移变化量实现更好的利用。
35.本发明实施例提供了一种具有唤醒功能的自复位式线性位移传感器，包括结构外壳、磁性移动轴组件、复位弹簧、限位帽、固定螺丝和电路板，其中，复位弹簧套装在结构外壳和磁性移动轴组件的外部，磁性移动轴组件可滑动的安装在结构外壳的内部，限位帽通过固定螺丝安装在磁性移动轴组件上，使得复位弹簧收到预紧力，电路板安装在结构外壳的底部。磁性移动轴组件中包括磁铁，电路板上包括磁阻芯片和微控制单元，磁阻芯片可用于根据与磁铁的相对位置向微控制单元输出测量信号，则微控制单元可以根据该测量信号计算得到限位帽的位移变化量。通过使用复位弹簧，使得该传感器可以实现自动复位的功能，同时采用磁阻芯片，整合磁铁和磁阻芯片在一个整体结构上，并使用微控制单元进行计算，使得整体安装测量方便，体积小，容易操作，可满足小体积结构的位移检测需要。
36.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。