專利名稱：絕對(duì)式多圈磁編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁編碼器。
背景技術(shù)：
編碼器是將旋轉(zhuǎn)角位置、角位移及角速度等物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的位移傳感器。隨著工廠自動(dòng)化的發(fā)展，直流電機(jī)向交流電機(jī)的改變和模擬控制向數(shù)字控制的轉(zhuǎn)變，編碼器顯示了它的優(yōu)越性，其需求量猛增。根據(jù)測(cè)量方式的不同，編碼器分為增量式和絕對(duì)式兩種。絕對(duì)式編碼器有著能隨時(shí)檢測(cè)絕對(duì)位置、抗干擾能力強(qiáng)、由噪聲引起的積累誤差為零等優(yōu)點(diǎn)其應(yīng)用需求在逐年增加。尤其是絕對(duì)式多圈編碼器，測(cè)量范圍寬，既使停電也能準(zhǔn)確記錄被測(cè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，被廣泛應(yīng)用于例如開度(位移)測(cè)量、液位測(cè)量等場(chǎng)合。目前的絕對(duì)式多圈編碼器多為光電編碼器，對(duì)潮濕氣體和污染敏感，對(duì)安裝工藝有嚴(yán)格的要求，在一些場(chǎng)合應(yīng)用可靠性差，需要一種新型的編碼器。為了適應(yīng)業(yè)界對(duì)編碼器的更高要求，人們研制了磁編碼器。例如中國(guó)專利公開號(hào)CN1271416A公布了一種絕對(duì)式單圈磁編碼器。然而在先有的絕對(duì)式磁編碼器技術(shù)中，不能解決軸轉(zhuǎn)動(dòng)超過一圈時(shí)的數(shù)據(jù)記錄，而且CN1271416A公布的編碼器使用線性傳感器，批量生產(chǎn)時(shí)調(diào)試?yán)щy。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適合于惡劣環(huán)境、多圈數(shù)據(jù)記錄、安裝簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、生產(chǎn)調(diào)試簡(jiǎn)單的絕對(duì)式多圈磁編碼器。
具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案如下絕對(duì)式多圈磁編碼器，包括外殼、主軸、金屬碼盤、磁敏元件和數(shù)據(jù)處理單元，金屬碼盤固定安裝于主軸上，磁敏元件對(duì)應(yīng)設(shè)于金屬碼盤軸向一側(cè)面的印刷電路板上，其特征在于所述金屬碼盤為變形圓盤狀，其徑向上設(shè)有四條圓弧，其中圓弧14和圓弧16設(shè)于同一半徑的相對(duì)兩側(cè)，且弧長(zhǎng)相等，圓弧14和圓弧16相鄰一側(cè)之間為內(nèi)凹圓弧15，另一側(cè)之間設(shè)有內(nèi)凹缺口，內(nèi)凹缺口沿圓弧16一側(cè)設(shè)有內(nèi)凹環(huán)槽，內(nèi)凹缺口圓弧邊及相連的環(huán)槽內(nèi)槽邊為圓弧17。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是1、通過在碼盤上按一定的編碼方式刻上槽，通過磁敏元件檢測(cè)出碼盤在某一位置的編碼得到碼盤的位置，避免了增量式編碼器存在的累計(jì)誤差，同時(shí)由于使用了開關(guān)型磁敏元件，一致性好，生產(chǎn)調(diào)試方便；2、使用遮斷式磁場(chǎng)檢測(cè)方式，檢測(cè)精度高，在125℃的溫度范圍內(nèi)，槽的位置重復(fù)精度可達(dá)50μm；3、使用中央處理芯片，記錄碼盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，實(shí)現(xiàn)絕對(duì)式多圈編碼，取消了齒輪組，沒有磨損，使用壽命長(zhǎng)，基本部件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為碼盤結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為碼盤狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
實(shí)施例1絕對(duì)式多圈磁編碼器包括外殼1、主軸8、金屬碼盤12、磁敏元件和數(shù)據(jù)處理單元6。金屬碼盤12通過套筒9固定在主軸8上，隨主軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鋼13和磁敏元件10、磁敏元件11分別安裝在金屬碼盤12兩邊的印刷線路板2和印刷線路板4上，其個(gè)數(shù)由金屬碼盤12的開槽圈數(shù)確定，印刷線路板2和印刷線路板4由卡環(huán)3和卡環(huán)5與殼體固定在一起，不隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，用于檢測(cè)金屬碼盤轉(zhuǎn)過的位置；數(shù)據(jù)處理單元6安裝在后蓋7上，數(shù)據(jù)處理單元6與磁敏元件10、磁敏元件11之間通過導(dǎo)線連接，見圖1。
金屬碼盤為變形圓盤狀，其徑向上設(shè)有四條圓弧，其中圓弧14和圓弧16設(shè)于同一半徑的相對(duì)兩側(cè)，且弧長(zhǎng)相等，圓弧14和圓弧16相鄰一側(cè)之間為內(nèi)凹圓弧15，另一側(cè)之間設(shè)有內(nèi)凹缺口，內(nèi)凹缺口沿圓弧16一側(cè)設(shè)有內(nèi)凹環(huán)槽，內(nèi)凹缺口圓弧邊及相連的環(huán)槽內(nèi)槽邊為圓弧17，見圖2。
將金屬碼盤一周設(shè)計(jì)分成四個(gè)分度，碼盤上開槽時(shí)按照普通二進(jìn)制方式編碼，在碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓弧14，圓弧15，圓弧16，圓弧17分別經(jīng)過磁鋼和霍爾元件中間。在圓弧14處于磁鋼和霍爾元件間時(shí)，由于該位置碼盤上沒有開槽，磁場(chǎng)被遮斷，兩只霍爾元件都檢測(cè)不到磁場(chǎng)，記為狀態(tài)0；在圓弧15處于磁鋼和霍爾元件間時(shí)，由于外部開槽，使得霍爾元件11檢測(cè)到磁場(chǎng)，霍爾元件10檢測(cè)不到磁場(chǎng)，記為狀態(tài)1；同理，在圓弧16處于磁鋼和霍爾元件間時(shí)，霍爾元件11檢測(cè)不到磁場(chǎng)，霍爾元件10檢測(cè)到磁場(chǎng)，記為狀態(tài)2；當(dāng)圓弧17處于磁鋼和霍爾元件間時(shí)，兩只霍爾元件都能檢測(cè)到磁場(chǎng)，記為狀態(tài)3。當(dāng)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，中央處理器根據(jù)霍爾元件檢測(cè)到的狀態(tài)變化可以判斷出碼盤的位置和轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，判斷方法是

其它結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。
磁敏元件選擇為霍爾開關(guān)集成電路(也稱霍爾元件)。在金屬碼盤的兩邊，設(shè)置了兩個(gè)馬蹄形磁鋼和兩個(gè)低功耗的霍爾元件用來檢測(cè)碼盤上的槽；霍爾元件與數(shù)據(jù)處理單元上的中央處理器相連，使得中央處理器能夠獲得霍爾元件檢測(cè)到的狀態(tài)變化，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后得到碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和圈數(shù)；數(shù)據(jù)處理單元6包括中央處理器，可充電電池，接口芯片，可充電池保證在無外部電源的情況下，數(shù)據(jù)處理單元仍能工作，不會(huì)造成數(shù)據(jù)信息的丟失，接口芯片為外部設(shè)備提供通信通道，使外部設(shè)備可以獲得本發(fā)明檢測(cè)到的數(shù)據(jù)。
由于中央處理器和霍爾元件皆為低功耗器件，可以使用電池供電，因此在停電狀態(tài)下碼盤的轉(zhuǎn)動(dòng)仍可被檢測(cè)到，從而實(shí)現(xiàn)了絕對(duì)式多圈編碼。
具體的工作原理如下開關(guān)型磁敏元件在碼盤的槽口對(duì)應(yīng)位置，一邊安裝馬蹄型磁鋼，另一邊裝有磁敏元件與之對(duì)應(yīng)，用于檢測(cè)碼盤的位置。磁敏元件檢測(cè)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)的原理是遮斷式磁場(chǎng)檢測(cè)方法，即當(dāng)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，碼盤的金屬部分轉(zhuǎn)到馬蹄形磁鋼和磁敏元件中間時(shí)，磁鋼與碼盤形成磁回路，阻斷了穿過磁敏元件的磁力線，使磁敏元件檢測(cè)不到磁場(chǎng)，而當(dāng)碼盤的槽口部分轉(zhuǎn)到馬蹄形磁鋼和磁敏元件中間時(shí)，磁場(chǎng)穿過磁敏元件；磁敏元件根據(jù)有無磁場(chǎng)，輸出數(shù)字信號(hào)’0’，’1’，該信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線連接到中央處理器的輸入端，中央處理器據(jù)此判斷出碼盤所處的位置，判別轉(zhuǎn)動(dòng)方向，累計(jì)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)絕對(duì)多圈編碼。
中央處理器和磁敏元件為低功耗元件，其供電電源為電池，以保證沒有外部供電時(shí)仍可記錄碼盤的轉(zhuǎn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.絕對(duì)式多圈磁編碼器，包括外殼、主軸、金屬碼盤、磁敏元件和數(shù)據(jù)處理單元，金屬碼盤固定安裝于主軸上，磁敏元件對(duì)應(yīng)設(shè)于金屬碼盤軸向一側(cè)面的印刷電路板上，其特征在于所述金屬碼盤為變形圓盤狀，其徑向上設(shè)有四條圓弧，其中圓弧14和圓弧16設(shè)于同一半徑的相對(duì)兩側(cè)，且弧長(zhǎng)相等，圓弧14和圓弧16相鄰一側(cè)之間為內(nèi)凹圓弧15，另一側(cè)之間設(shè)有內(nèi)凹缺口，內(nèi)凹缺口沿圓弧16一側(cè)設(shè)有內(nèi)凹環(huán)槽，內(nèi)凹缺口圓弧邊及相連的環(huán)槽內(nèi)槽邊為圓弧17。
全文摘要
本發(fā)明涉及絕對(duì)式多圈磁編碼器。所要解決的問題是提供一種適合于惡劣環(huán)境、多圈數(shù)據(jù)記錄、安裝簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、生產(chǎn)調(diào)試簡(jiǎn)單的絕對(duì)式多圈磁編碼器。特點(diǎn)是金屬碼盤為變形圓盤狀，其徑向上設(shè)有四條圓弧，其中兩圓弧設(shè)于同一半徑的相對(duì)兩側(cè)，其相鄰一側(cè)之間為內(nèi)凹第3條圓弧，另一側(cè)之間設(shè)有內(nèi)凹環(huán)槽，環(huán)槽內(nèi)槽邊為第4條圓弧。該編碼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，基本部件少，沒有磨損，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高。采用遮斷式磁場(chǎng)檢測(cè)，精度高，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01D5/12GK1834587SQ20061003793
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2006年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者顧愛華, 胡慶新, 趙晨, 趙杰, 傅振揚(yáng), 李秀安 申請(qǐng)人:安徽金海迪爾信息技術(shù)有限責(zé)任公司