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1、(10)申请公布号 CN 103604440 A (43)申请公布日 2014.02.26 CN 103604440 A (21)申请号 201310645009.3 (22)申请日 2013.12.05 G01C 22/00(2006.01) (71)申请人 湖南航天机电设备与特种材料研究 所 地址 410205 湖南省长沙市枫林三路 217 号 (72)发明人 熊凯洲 夏旭 (74)专利代理机构 长沙正奇专利事务所有限责 任公司 43113 代理人 郭立中 (54) 发明名称 一种高精度里程计 (57) 摘要 本发明提出了一种高精度里程计， 其包括转 轴、 外壳、 阶梯安装座、 轴承、 磁。
2、钢、 磁性编码器、 电 路板、 微控器、 电路接口和隔离环 ； 一端装有磁钢 的转轴穿过安装座阶梯底部， 通过轴承固定在阶 梯安装座内侧， 阶梯安装座外侧套有外壳 ； 轴承 设置在轴肩和隔离环之间， 隔离环固定在阶梯安 装座上 ； 安装有磁性编码器和微控器的电路板通 过螺栓固定在阶梯安装座上 ； 所述磁性编码器正 对着磁钢 ； 所述安装在外壳上的电路接口和电路 板电连接。本发明采用 10bit 传感芯片， 精度、 分 辨率高于同类型产品， 且工作温度广泛 ； 角度传 感采用非接触式连接方式， 无磨损， 工作寿命长 ； 里程计连接缝隙均设计有导电密封环不怕冲击、 不怕油污， 具有很强的环境适应能。
3、力。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103604440 A CN 103604440 A 1/1 页 2 1. 一种高精度里程计， 其特征在于 ： 包括转轴 （1） 、 外壳 （2） 、 阶梯安装座 （4） 、 轴承 （5） 、 磁钢 （6） 、 磁性编码器 （7） 、 电路板 （8） 、 微控器 （9） 、 电路接口 （10） 和隔离环 （11） ； 一端 装有磁钢 （6） 的转轴 （1） 穿过安装座阶梯 （4） 底部， 通过。
4、轴承 （5） 固定在阶梯安装座 （4） 内 侧， 阶梯安装座 （4） 外侧套有外壳 （2） ； 轴承 （5） 设置在轴肩 （12） 和隔离环 （11） 之间， 隔离 环 （11） 固定在阶梯安装座 （4） 上 ； 安装有磁性编码器 （7） 和微控器 （9） 的电路板 （8） 通过 螺栓固定在阶梯安装座 （4） 上 ； 所述磁性编码器 （7） 正对着磁钢 （6） ； 所述安装在外壳 （2） 上的电路接口 （10） 和电路板 （8） 电连接。 2. 根据权利要求 1 所述的高精度里程计， 其特征在于 ： 所述阶梯安装座 （4） 和外壳 （2） 之间设置有导电密封环 （3） 。 3. 根据权利要求 。
5、1 所述的高精度里程计， 其特征在于 ： 所述电路板 （8） 采用两面灌封。 4. 根据权利要求 1 所述的高精度里程计， 其特征在于 ： 所述电路接口 （10） 和外壳 （2） 之间设置有密封垫圈 （13） 。 5. 根据权利要求 1 所述的高精度里程计， 其特征在于 ： 所述磁性编码器 （7） 为 AS5040。 6. 根据权利要求 1 所述的高精度里程计， 其特征在于 ： 所述微控器 （9） 为 ATMega8。 权 利 要 求 书 CN 103604440 A 2 1/3 页 3 一种高精度里程计 技术领域 0001 本发明涉及车载里程计设备领域， 特别涉及一种高精度里程计。 背景技术。
6、 0002 里程计是测量车辆行程及速度的装置， 其主要通过测量机动车后轴转速实现里程 计算， 其实现技术方案有霍尔码盘、 旋转变阻器、 光电旋转编码器等。 0003 霍尔码盘的原理为转动码盘上均匀分布着一些磁钢片 , 磁钢片每经过霍尔传感 器都会产生一个脉冲， 通过脉冲计数、 脉冲宽度测量实现对后轴转速的测量 ； 转动码盘分布 磁钢片越多分辨率越高， 由于磁钢片尺寸限制， 码盘分辨率提高很难， 从而限制了这种方式 的里程测量精度的提升。 0004 旋转变阻器通过阻值变化反映旋转角度变化， 原理简单但阻值随温变化， 后级电 路复杂， 还存在触点摩擦损耗， 寿命不长的缺陷 ； 若采用高精度耐久性长。
7、的产品， 则价格相 当昂贵。 0005 光电旋转编码器是当下比较流行的角度传感解决方案， 其主要特点有精度高， 数 字量输出， 寿命长、 性价比高等 ； 但是， 光电编码器怕冲击、 怕油污， 温度环境适应能力差， 一 般在-10+60内， 不能满足里程计工作环境 ； 而工作温度-40+100， 环境适应能 力强的高可靠产品的价格又极其昂贵。 0006 因此， 以上里程计的技术实现方案均存在不足， 人们急需一种精度适中， 集成度 高， 信号输出丰富， 电路简单， 工作温度适应范围广， 价格低廉的里程计。 发明内容 0007 基于现有技术的不足， 本发明要解决的问题是一种高精度里程计。 0008 。
8、为解决上述技术问题， 本发明提供一种高精度里程计， 其包括转轴、 外壳、 阶梯安 装座、 轴承、 磁钢、 磁性编码器、 电路板、 微控器、 电路接口和隔离环 ； 一端装有磁钢的转轴穿 过安装座阶梯底部， 通过轴承固定在阶梯安装座内侧， 阶梯安装座外侧套有外壳 ； 轴承设置 在轴肩和隔离环之间， 隔离环固定在阶梯安装座上 ； 安装有磁性编码器和微控器的电路板 通过螺栓固定在阶梯安装座上 ； 所述磁性编码器正对着磁钢 ； 所述安装在外壳上的电路接 口和电路板电连接。 0009 作为本发明一种高精度里程计在一方面的改进 ： 所述阶梯安装座和外壳之间设置 有导电密封环， 增强气密性电磁封闭性。 001。
9、0 作为本发明一种高精度里程计在一方面的改进 ： 所述电路板采用两面灌封， 环境 耐受能力强， 可靠性高。 0011 作为本发明一种高精度里程计在一方面的改进 ： 所述电路接口和外壳之间设置有 密封垫圈， 增强气密性保护芯片。 0012 作为本发明一种高精度里程计在一方面的改进 ： 所述磁性编码器为 AS5040 ； AS5040 是微型磁性传感制造巨头奥地利 Austria Microsystems 公司生产的 10bit 可编程 说 明 书 CN 103604440 A 3 2/3 页 4 磁性旋转编码器， 采用3.3V或5V供电， 其角度分辨率为0.35， 工作温度-40+125， 敏感。
10、转速小于 30000rpm， 带串行数据输出和脉冲输出接口， 可输出绝对式与增量式角度数 据 ； 因此， 本发明精度高且具有很强的环境适应能力。 0013 作为本发明一种高精度里程计在一方面的改进 ： 所述微控器为 ATmega8 ； ATmega8 是ATMEL公司在2002年第一季度推出的一款新型AVR高档单片机。 在AVR家族中， ATmega8 是一种非常特殊的单片机， 它的芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口 电路， 具备 AVR 高档单片机 MEGE 系列的全部性能和特点。因此， 本发明可以通过微控器内 嵌软件完成对采集信息滤波、 补偿等实时处理， 并且能提供用户配置。
11、接口， 用户通过结构能 够设置按情况设置里程计刻度系数、 增量脉冲输出形式和串行数据输出形式等数据。 0014 与现有技术相比， 本发明通过轴承稳固转轴， 通过隔离环阻隔轴承外的灰尘油污 侵蚀芯片， 提高了里程计的工作稳定性 ； 采用 10bit 传感芯片， 精度、 分辨率高于同类型产 品， 且工作温度广泛 ； 角度传感采用非接触式连接方式， 无磨损， 工作寿命长 ； 里程计连接 缝隙均设计有导电密封环不怕冲击、 不怕油污， 具有很强的环境适应能力。 0015 下面结合附图详细说明本发明,其作为本说明书的一部分,通过实施例来说明本 发明的原理， 本发明的其他方面、 特征及其优点通过该详细说明将。
12、会变得一目了然。 附图说明 0016 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解， 本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。 0017 图 1 为本发明在一个优选实施例中的结构示意图 ； 图 2 为本发明的原理框图 ； 图 3 为本发明的测量电路两面示意图。 0018 图 1-3 中附图标记的对应关系为 ： 1-转轴， 2-外壳， 3-导电密封环， 4-阶梯安装座， 5-轴承， 6-磁钢， 7-磁性编码器， 8-电 路板， 9- 微控器， 10- 电路接口， 11- 隔离环， 12- 轴肩， 13- 密封垫圈。 具体实施方式 0019 需要说明的是。
13、， 在不冲突的情况下， 本发明中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 0020 如图 1 所示， 一种高精度里程计， 其包括转轴 1、 外壳 2、 阶梯安装座 4 轴承 5、 磁钢 6、 磁性编码器 7、 电路板 8、 微控器 9、 电路接口 10 和隔离环 11 ； 一端装有磁钢 6 的转轴 1 穿 过安装座阶梯4底部， 通过轴承5固定在阶梯安装座4内侧， 阶梯安装座4外侧套有外壳2 ； 轴承 5 设置在轴肩 12 和隔离环 11 之间， 隔离环 11 固定在阶梯安装座 4 上 ； 安装有磁性编 码器 7 和微控器 9 的电路板 8 通过螺栓固。
14、定在阶梯安装座 4 上 ； 所述磁性编码器 7 正对着 磁钢6 ； 所述安装在外壳2上的电路接口10和电路板8电连接 ； 所述阶梯安装座4和外壳2 之间设置有导电密封环 3 ； 所述电路板 8 采用两面灌封 ； 所述电路接口 10 和外壳 2 之间设 置有密封垫圈 13 ； 所述磁性编码器 7 为 AS5040 ； 所述微控器 9 为 ATMega8。 0021 图 2 为里程计原理框图， 测量电路由磁性编码器 AS5040、 微控器 ATMega8、 电源电 路和接口电路组成。如图 3 所示， 电路板 8 采用圆形设计， 一面焊装磁性编码器 7 及其外围 说 明 书 CN 103604440。
15、 A 4 3/3 页 5 电路， 另一面焊接微控器 9 最小系统与电源电路 ； 具体工作时， 转轴 1 带动磁钢 6 旋转， 磁性编码器 7 采集磁钢 6 旋转产生的磁路数据， 传递给微控器 9， 经微控器 9 内软件处理后通过电路接口 10 将里程数据以脉冲形式送出 ； 此外， 里程计还可通过电路接口 10 接收外界命令， 以调节设置里程计的工作模式及刻度因 数， 适应各类测量环境。 0022 为了考核该里程计的实际使用效果， 用其替代我所某型号定位定向设备装备的里 程计进行了大量跑车试验。通过分析跑车试验数据， 本发明获得的里程数据精度较原装备 里程计有显著提高。目前高精度高可靠低成本里程计已经应用到我所某型号定位定向设 备， 获得比原方案更高的里程精度， 有效降低了该产品的研制成本。 0023 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103604440 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103604440 A 6 。