專利名稱：三傳感器式編碼器的存儲(chǔ)器寫入器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種可測(cè)量軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度的磁性編碼電路。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)光電編碼器是集光、機(jī)、電技術(shù)于一體的轉(zhuǎn)速、位移傳感器。當(dāng)編碼器軸帶動(dòng)碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)光元件發(fā)出的光透過(guò)碼盤(或者圓光柵和指示光柵)的通、暗區(qū)域，被分割成斷續(xù)光線并被接收元件接收，產(chǎn)生初始信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)后繼電路處理后，輸出脈沖信號(hào)。
光電編碼器經(jīng)歷了從增量式到絕對(duì)式的發(fā)展過(guò)程。
增量式編碼器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)光柵盤旋轉(zhuǎn)，發(fā)光元件發(fā)出的光被光柵盤、指示光柵的狹縫切割成斷續(xù)光線并被接收元件接收，輸出有相應(yīng)的脈沖信號(hào)，其旋轉(zhuǎn)方向和脈沖數(shù)量的增減需借助后部的判向電路和計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。其計(jì)數(shù)起點(diǎn)可任意設(shè)定，并可實(shí)現(xiàn)多圈的無(wú)限累加和測(cè)量。還可以把每轉(zhuǎn)發(fā)出的一個(gè)脈沖的Z信號(hào)，作為參考機(jī)械零位。當(dāng)脈沖數(shù)已固定，而需提高分辨率時(shí)，可利用90°相位差的A、B兩路信號(hào)，對(duì)原脈沖進(jìn)行倍頻。旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)知道其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來(lái)記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)，當(dāng)來(lái)電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過(guò)程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無(wú)從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。解決的方法是增加參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過(guò)參考點(diǎn)，將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn)，開機(jī)找零等方法。比如，打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機(jī)，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點(diǎn)，然后才工作?？刂骗h(huán)中運(yùn)用增量式編碼器的數(shù)控機(jī)床，開機(jī)后必須先將各軸回零，才能正確執(zhí)行加工指令。這樣的方法對(duì)有些工控項(xiàng)目比較麻煩，甚至不允許開機(jī)找零(開機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置)，于是就有了絕對(duì)編碼器的出現(xiàn)。
絕對(duì)式光電編碼器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出與位置一一對(duì)應(yīng)的代碼(二進(jìn)制、BCD碼等)。從代碼大小變化即可判別正方向、位移，以及所處的絕對(duì)位置，無(wú)需判向電路。它有一個(gè)絕對(duì)零位代碼，當(dāng)停電或關(guān)機(jī)后，再開機(jī)重新測(cè)量時(shí)，仍可準(zhǔn)確地讀出停電或關(guān)機(jī)位置的代碼，并準(zhǔn)確地找到零位代碼。絕對(duì)編碼器從測(cè)量范圍上劃分，有單圈和多圈兩種類型。絕對(duì)編碼器是通過(guò)讀取編碼盤上的圖案來(lái)表示軸的角位置，圖1-2為簡(jiǎn)化的編碼圖形，實(shí)際的碼盤是分割更多的的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。光碼盤上有許多道刻線，每道刻線從里到外依次以2線、4線、8線、16線……編排，這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過(guò)讀取每道刻線的通(圖中白的部分)、暗(黑)，獲得一組從20到2n-1的唯一的2進(jìn)制編碼，這就稱為n位絕對(duì)編碼器。絕對(duì)編碼器的編碼方式有純二進(jìn)制編碼和循環(huán)碼等。絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定了每個(gè)位置的唯一性，它無(wú)需掉電記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。由于絕對(duì)編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長(zhǎng)度測(cè)量和定位控制。光電編碼器存在一些難以克服的缺點(diǎn)，要求體積較小精度較高的的場(chǎng)合，難以符合設(shè)計(jì)要求，并且制造成本較高，光電編碼器在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中將處于劣勢(shì)。
針對(duì)光電編碼器的這些缺點(diǎn)，近年來(lái)磁性編碼器的研制正逐漸展開。
傳感器定子和轉(zhuǎn)子用純鐵制成，定子上固定永久磁鐵，形成磁路系統(tǒng)。定子和轉(zhuǎn)子相對(duì)的環(huán)形端面上均勻地銑上齒和槽，二者齒槽數(shù)相等，轉(zhuǎn)子與軸固緊，軸與被測(cè)回轉(zhuǎn)軸連接。軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子齒與定子齒相對(duì)時(shí)，氣隙最小，整個(gè)磁路磁通最大；齒與槽相對(duì)時(shí)磁通最小。用線圈或磁敏元件感應(yīng)磁通變化產(chǎn)生脈沖電壓輸出，變化頻率與轉(zhuǎn)速成正比。此類編碼器測(cè)轉(zhuǎn)速比較常見，用來(lái)測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度精度很低，只能實(shí)現(xiàn)增量輸出。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的編碼器抗干擾性差、精度低、加工成本高，適用范圍受限制的技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種與三傳感器式編碼器配套使用的存儲(chǔ)器寫入器，利用固定在定子圓周上的磁敏元件感受固定在軸上的磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)引起的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化來(lái)輸出不同相位變化的電壓信號(hào)，用電壓值判斷軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度，此類傳感器可以實(shí)現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和絕對(duì)位置的測(cè)量。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是設(shè)有圓環(huán)式定子，在定子的內(nèi)側(cè)壁上、以定子的中心為圓心的同一圓周上，設(shè)置有三個(gè)磁性傳感器，相鄰的兩個(gè)傳感器之間的夾角為120°，定子內(nèi)腔的中軸線上設(shè)置有裹有護(hù)套的永久磁鐵，永久磁鐵的一端與聯(lián)軸器一端固定，聯(lián)軸器上固定有標(biāo)準(zhǔn)編碼器(15)；在像限位置上三個(gè)磁性傳感器等間距設(shè)置在同一圓周上，三個(gè)磁性傳感器的輸出信號(hào)(A1)、(B1)、(C1)分別與三個(gè)放大器(1)、(2)、(3)相連，三個(gè)放大器(1)、(2)、(3)的三路放大器輸出信號(hào)(A0)、(B0)、(C0)分別接AD轉(zhuǎn)換器(4)、(5)、(6)，三個(gè)AD轉(zhuǎn)換器(4)、(5)、(6)的輸出信號(hào)(Ad)、(Bd)、(Cd)接組合器(17)，組合器(17)的兩輸出信號(hào)(D)、(J0)接第一存儲(chǔ)器(11)，組合器(17)的兩輸出信號(hào)(D)、(R0)接第二存儲(chǔ)器(12)，標(biāo)準(zhǔn)編碼器(15)的輸出信號(hào)(J)接記數(shù)器(16)，記數(shù)器(16)的輸出信號(hào)(J1)接組合器(17)的信號(hào)輸入端。
聯(lián)軸器的另一端加工有扁平式卡口。
本發(fā)明的有益效果是，利用固定在定子圓周上的磁敏元件及標(biāo)準(zhǔn)編碼器感受固定在軸上的磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)引起的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化來(lái)輸出不同相位變化的電壓信號(hào)，用電壓值判斷軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度，從而實(shí)現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和絕對(duì)位置的測(cè)量，將有關(guān)數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器內(nèi)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中定子與磁性傳感器的連接關(guān)系示意圖。
圖3是本發(fā)明的電路原理圖。
圖中1.放大器，2.放大器，3.放大器，4.AD轉(zhuǎn)換器，5.AD轉(zhuǎn)換器，6.AD轉(zhuǎn)換器，11.第一存儲(chǔ)器，12.第二存儲(chǔ)器，15.標(biāo)準(zhǔn)編碼器，16.記數(shù)器，17.組合器，21.定子，22.聯(lián)軸器，23.護(hù)套，24.永久磁鐵，25.卡口，210.定子支持架，A1.傳感器輸出信號(hào)，B1.傳感器輸出信號(hào)，C1.傳感器輸出信號(hào)，A0.放大器輸出信號(hào)，B0.放大器輸出信號(hào)，C0.放大器輸出信號(hào)，Ad.AD轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)，Bd.AD轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)，Cd.AD轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)，D.組合器輸出信號(hào)，J0.組合器輸出信號(hào)，R0.組合器輸出信號(hào)，J.標(biāo)準(zhǔn)編碼器輸出信號(hào)，J1.記數(shù)器輸出信號(hào)。
具體實(shí)施例方式
在圖1、圖2中定子(21)為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，定子(21)的一端安裝在定子支持架(210)上，在定子(21)的內(nèi)側(cè)壁上、以定子(21)的中心為圓心的同一圓周上，設(shè)置有三個(gè)傳感器，相鄰的兩個(gè)傳感器之間的夾角為120°，定子(21)內(nèi)腔的中軸線上設(shè)置有裹有護(hù)套(23)的永久磁鐵(24)，永久磁鐵(24)的一端與聯(lián)軸器(22)另一端固定，聯(lián)軸器(22)的另一端加工有扁平形卡口(25)，通過(guò)該卡口(25)即可將聯(lián)軸器(22)及與之相連接的護(hù)套(23)、永久磁鐵(24)牢固地固定在被測(cè)轉(zhuǎn)軸上，從而勿需單獨(dú)安裝轉(zhuǎn)軸即可實(shí)現(xiàn)永久磁鐵(24)的轉(zhuǎn)動(dòng)，聯(lián)軸器(22)上固定有標(biāo)準(zhǔn)編碼器(15)。
在像限位置上三個(gè)磁性傳感器等間距設(shè)置在同一圓周上，三個(gè)磁性傳感器(211)、(212)、(213)的輸出信號(hào)(A1)、(B1)、(C1)分別與三個(gè)放大器(1)、(2)、(3)相連，三個(gè)放大器(1)、(2)、(3)的三路放大器輸出信號(hào)(A0)、(B0)、(C0)分別接AD轉(zhuǎn)換器(4)、(5)、(6)，三個(gè)AD轉(zhuǎn)換器(4)、(5)、(6)的輸出信號(hào)(Ad)、(Bd)、(Cd)接組合器(17)，組合器(17)的兩輸出信號(hào)(D)、(J0)接第一存儲(chǔ)器(11)，組合器(17)的兩輸出信號(hào)(D)、(R0)接第二存儲(chǔ)器(12)，標(biāo)準(zhǔn)編碼器(15)的輸出信號(hào)(J)接記數(shù)器(16)，記數(shù)器(16)的輸出信號(hào)(J1)接組合器(17)的信號(hào)輸入端。
本發(fā)明中X_I表示數(shù)據(jù)X的第I位；是在數(shù)據(jù)X的從左向右第I位的位置。其中數(shù)據(jù)X的第0位在數(shù)據(jù)X的最左邊；第I位當(dāng)數(shù)據(jù)X是有符號(hào)數(shù)時(shí)，數(shù)據(jù)X的第0位為其符號(hào)位。
X_0＝1表示數(shù)據(jù)X為負(fù)數(shù)；X_0＝0表示數(shù)據(jù)X為正數(shù)。
X_D表示數(shù)據(jù)X的數(shù)值位，在數(shù)據(jù)X的符號(hào)位的右邊并緊靠符號(hào)位。
{X_a；X_b；X_c}表示按圖6方式組成的數(shù)據(jù)X。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為

本發(fā)明組合器(17)的輸出按以下方式IF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝010 and Ad_D＞＝Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Cd_D}R0＝AdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝010 and Ad_D＜Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Ad_D}R0＝CdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝101 and Ad_D＞＝Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Cd_D}R0＝AdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝101 and Ad_D＜Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Ad_D}R0＝CdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝011 and Bd_D＞＝Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Cd_D}R0＝Bd
IF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝011 and Bd_D＜Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Bd_D}R0＝CdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝100 and Bd_D＞＝Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Cd_D}R0＝BdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝100 and Bd_D＜Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Bd_D}R0＝CdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝001 and Bd_D＞＝Ad_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Ad_D}R0＝BdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝001 and Bd_D＜Ad_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Bd_D}R0＝AdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝110 and Bd_D＞＝Ad_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Ad_D}R0＝BdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝110 and Bd_D＜Ad_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Bd_D}R0＝Ad本發(fā)明前面所描述的放大器1，放大器2，放大器3，AD轉(zhuǎn)換器4，AD轉(zhuǎn)換器5，AD轉(zhuǎn)換器6，組合器17，第一存儲(chǔ)器11，第二存儲(chǔ)器12，記數(shù)器16，標(biāo)準(zhǔn)編碼器15，記數(shù)器16的電路結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域普通人員所公知公用的，這不再重復(fù)描述其結(jié)構(gòu)原理。
權(quán)利要求
1.一種三傳感器式編碼器的存儲(chǔ)器寫入器，設(shè)有圓環(huán)式定子，其特征在于定子的內(nèi)側(cè)壁上、以定子的中心為圓心的同一圓周上，設(shè)置有三個(gè)磁性傳感器，相鄰的兩個(gè)傳感器之間的夾角為120°，定子內(nèi)腔的中軸線上設(shè)置有裹有護(hù)套的永久磁鐵，永久磁鐵的一端與聯(lián)軸器一端固定，聯(lián)軸器上固定有標(biāo)準(zhǔn)編碼器(15)；在像限位置上三個(gè)磁性傳感器等間距設(shè)置在同一圓周上，三個(gè)磁性傳感器的輸出信號(hào)(A1)、(B1)、(C1)分別與三個(gè)放大器(1)、(2)、(3)相連，三個(gè)放大器(1)、(2)、(3)的三路放大器輸出信號(hào)(A0)、(B0)、(C0)分別接AD轉(zhuǎn)換器(4)、(5)、(6)，三個(gè)AD轉(zhuǎn)換器(4)、(5)、(6)的輸出信號(hào)(Ad)、(Bd)、(Cd)接組合器(17)，組合器(17)的兩輸出信號(hào)(D)、(J0)接第一存儲(chǔ)器(11)，組合器(17)的兩輸出信號(hào)(D)、(R0)接第二存儲(chǔ)器(12)，標(biāo)準(zhǔn)編碼器(15)的輸出信號(hào)(J)接記數(shù)器(16)，記數(shù)器(16)的輸出信號(hào)(J1)接組合器(17)的信號(hào)輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述三傳感器式編碼器的存儲(chǔ)器寫入器，其特征在于所說(shuō)的聯(lián)軸器的另一端加工有扁平式卡口。
全文摘要
本發(fā)明屬于光電傳感技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)特征是定子的內(nèi)側(cè)壁上、以定子的中心為圓心的同一圓周上，等間距設(shè)置有三個(gè)磁性傳感器，定子內(nèi)腔設(shè)有與永久磁鐵相連接的聯(lián)軸器，聯(lián)軸器上固定有標(biāo)準(zhǔn)編碼器，定子上的三個(gè)磁性傳感器的輸出信號(hào)接差動(dòng)放大器，三個(gè)差動(dòng)放大器輸出信號(hào)與一個(gè)AD轉(zhuǎn)換器連接，三個(gè)AD轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)接組合器，組合器的輸出信號(hào)接第一存儲(chǔ)器及第二存儲(chǔ)器，標(biāo)準(zhǔn)編碼器的輸出信號(hào)接記數(shù)器，記數(shù)器的輸出信號(hào)接組合器的信號(hào)輸入端。
文檔編號(hào)G01D5/347GK1704730SQ20041002419
公開日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2004年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月3日
發(fā)明者郝雙暉, 郝明暉 申請(qǐng)人:威海華控電工有限公司