專利名稱：以二光感測器來產(chǎn)生位移及位置訊號之光柵系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種光柵系統(tǒng)，尤指一種用來檢測位移并產(chǎn)生相對應(yīng)的位置訊號或位移訊號的光柵系統(tǒng)。
參見

圖1，圖1為一已知光柵系統(tǒng)10的示意圖。光柵系統(tǒng)10常見于步進(jìn)電機(jī)，(Stepping motor)中，用來計算步進(jìn)電機(jī)已轉(zhuǎn)動的圈數(shù)以及確定步進(jìn)電機(jī)所轉(zhuǎn)到的位置，其包含有一圓形且可轉(zhuǎn)動的光柵12以及一感測裝置14，用來感測光柵12的轉(zhuǎn)動。光柵12上設(shè)有一呈向心且等距排列的透光孔列16，其包含有數(shù)個具有相同孔徑且呈長方形的透光孔18及一較長的定位孔20。感測裝置14上設(shè)有三個光傳感器22、24及26，位于透光孔列16的一側(cè)，用來感測透光孔列的移動并產(chǎn)生相對應(yīng)的感測訊號，而感測裝置14包含有一光源(未顯示)設(shè)于透光孔列16的另一側(cè)用來發(fā)出光線。
光傳感器22、24系依一左一右的方式排列，當(dāng)透光孔列16的任一透光孔18水平通過感測裝置14時，光傳感器22、24會先后測得感測裝置14的光源所發(fā)出的光線并先后產(chǎn)生相對應(yīng)的感測訊號，這兩個先后測得的感測訊號使光柵系統(tǒng)10得以算出透光孔列16的轉(zhuǎn)動量以及轉(zhuǎn)動方向，并依此而產(chǎn)生代表光柵12的轉(zhuǎn)動量以及轉(zhuǎn)動方向的位移訊號。
光傳感器26則是用來檢測定位孔20的位置，由于光柵12只有一個定位孔20，因此當(dāng)光傳感器26檢測到定位孔20并產(chǎn)生相對應(yīng)的感測訊號時，光柵系統(tǒng)10便能確定光柵12的位置，利用光傳感器26來檢測定位孔20的位置，然后再用光傳感器22、24來檢測光柵12的轉(zhuǎn)動量以及轉(zhuǎn)動方向，光柵系統(tǒng)10就能產(chǎn)生代表光柵12位置的位置訊號。
光柵系統(tǒng)10的缺點(diǎn)是它需要用三個光傳感器來檢測光柵12的位置以產(chǎn)生代表光柵12位置的位置訊號，這使得它的成本比一般鼠標(biāo)器中所用的具有二個光傳感器的感測裝置來得貴。
因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種光柵系統(tǒng)，它可以利用二個光傳感器來檢測一個光柵的位置并產(chǎn)生相對應(yīng)的位置訊號。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一光柵，其包含有一薄片，該薄片上設(shè)有一透光孔，該透光孔列包含有數(shù)個透光孔以及一定位孔；一感測裝置，用來感測該透光孔列于左右方向之水平移動，該感測裝置包含有一光源設(shè)于該透光孔列的一側(cè)，以及二個光傳傳感器設(shè)于該透光孔列的另一側(cè)用來感測該光源所發(fā)出的光線并產(chǎn)生相對應(yīng)的感測訊號；以及一控制電路，電連接于該二光傳感器，用來將該二光傳感器所產(chǎn)生的感測訊號轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的位置訊號或位移訊號；其中，該二光傳感器系依一左一右且一上一下的方式排列，且該定位孔的形狀系依該二光傳感器的排列位置而設(shè)立以使該定位孔水平通過該感測裝置時，該二光傳感器得以同時測得該光源所發(fā)出的光線；當(dāng)該透光孔列之任一透光孔水平通過該感測裝置時，該二光傳感器得以先后測得該光源所發(fā)出的光線并先后產(chǎn)生相對應(yīng)的感測訊號；而當(dāng)該定位孔水平通過該感測裝置時，該二光傳感器會同時測得該光源所發(fā)出的光線并同時產(chǎn)生相對應(yīng)的感測訊號。
此外，該光柵系統(tǒng)中，所述控制電路包括一存儲器，用來儲存一位置座標(biāo)，該位置座標(biāo)系用來記錄該光柵的位置；以及一處理器，用來依據(jù)該二光傳感器所產(chǎn)生的感測訊號來檢測該光柵的位移或位置并修正該位置座標(biāo)；其中當(dāng)該處理器依據(jù)該二光傳感器所產(chǎn)生的感測訊號檢測到該定位孔時，該處理器會將一預(yù)定位置存入該位置座標(biāo)。
以下結(jié)合附圖及附圖給出的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
圖1為已知光柵系統(tǒng)的示意圖。
圖2為本發(fā)明光柵系統(tǒng)的。
圖3為圖2光柵的圓形薄片及感測元件的正視圖。
圖4為本發(fā)明光柵系統(tǒng)的功能方塊圖。
圖5為本發(fā)明光柵系統(tǒng)的二光感測訊號的時序圖。
請參考圖2及圖3。圖2為本發(fā)明光柵系統(tǒng)30的示意圖。圖3為圖2光柵系統(tǒng)30圓形薄片40及感測裝置38的感測元件52的正視圖。
光柵系統(tǒng)30包含有一基座32，其包含有二支撐臂34，一光柵36以可轉(zhuǎn)動的方式安裝于二支撐臂34上，以及一感測裝置38設(shè)于基座32之上用來檢測光柵36的轉(zhuǎn)動。光柵36包含有一圓形薄片40，以及一轉(zhuǎn)軸42垂直設(shè)立于圓形薄片40的圓心上。轉(zhuǎn)軸42系以可轉(zhuǎn)動的方式設(shè)于基座32的二個支撐臂34上。
圓形薄片40上設(shè)有一透光孔列44，其包含有數(shù)個向心且等距排列的長方形透光孔46以及一定位孔48，每一個透光孔都具有相同孔徑且呈向心等距排列。
感測裝置38是用來感測圓形薄片40的透光孔列44于左右方向的水平移動。感測裝置38包含有一由發(fā)光二極管(LED)所構(gòu)成的光源50設(shè)于基座32之上、位于透光孔列44的一側(cè)，以及一個感測元件52，其上包含有二個光傳感器54及56，設(shè)于基座32之上、位于透光孔列44的另一側(cè)，用來感測光源50所發(fā)出之光線并產(chǎn)生相對應(yīng)的感測訊號。
二個光傳感器54及56系依一左一右且一上一下的傾斜方式排列，而定位孔48的形狀是依照二光傳感器54及56的排列位置而設(shè)立。光傳感器54及56一左一右排列的目的，是在使透光孔列44之任一透光孔46水平通過感測裝置38時，光傳感器54及56得以先后測得光源50所發(fā)出的光線，并先后產(chǎn)生相對應(yīng)的感測訊號，由這兩個感測訊號光柵系統(tǒng)30可以算出透光孔列44之移動量以及移動方向。而光傳感器54及56左下右上的斜向排列的目的，是要使依照同樣角度傾斜的定位孔48在水平通過感測裝置38時，光傳感器54及56能夠同時測得光源50所發(fā)出的光線。由于所有的透光孔46在水平通過感測裝置38時，都會被光傳感器54及56先后測得，而只有定位孔48在水平通過感測裝置38時，光傳感器54及56會同時測得。由這種獨(dú)特的感測結(jié)果，光柵系統(tǒng)30就可以得知光傳感器54及56已檢測到定位孔48。
請參考圖4，圖4為本發(fā)明光柵系統(tǒng)30的功能方塊圖。光柵系統(tǒng)30包含有一控制電路60，其包含有一存儲器62，用來儲存一光柵36的位置座標(biāo)，以及一處理器64，用來依據(jù)光傳感器54及56所產(chǎn)生的感測訊號來檢測光柵36的位移或位置，依據(jù)檢測的結(jié)果來修正光柵36的位置座標(biāo)，以及產(chǎn)生光柵36的位移或位置訊號并由輸出端66輸出。
請參考圖5，圖5為光傳感器54及56于光柵36向箭頭68之方向轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的感測訊號的時序圖。當(dāng)傳感器54或56感測到光源50所發(fā)出的光線時，會產(chǎn)生邏輯電位為1的感測訊號，若感測不到則產(chǎn)生邏輯電位為0的感測訊號。
圖5顯示的前五對感測訊號(0010110100)是當(dāng)一個透光孔46向右水平通過感測裝置38時，光傳感器54及56所測得的結(jié)果，所有的透光孔46在向右水平通過感測裝置38時都會產(chǎn)生這種型式的感測訊號。同樣，當(dāng)一個透光孔46向左水平通過感測裝置38時，光傳感器54及56會測得另一種感測訊號的型式(0001111000)。圖5顯示的最后三對感測訊號(001100)是當(dāng)一個定位孔48水平通過檢測裝置38時，光傳感器54及56所測得的結(jié)果。由于只有定位孔48會使傳感器54及56所產(chǎn)生的感測訊號同時由(00)跳到(11)然后再跳到(00)，因此當(dāng)控制電路60的處理器64檢測到這種感測訊號時，就可以確定感測裝置38已檢測到定位孔48，此時處理器64會立刻將一個預(yù)定的起始座標(biāo)例如0存入光柵36的位置座標(biāo)。
由于透光孔列44的任何一個透光孔46在水平通過感測裝置38時，處理器64都可以由光傳感器54及56先后產(chǎn)生的二個感測訊號來計算出透光孔列44的移動量以及移動方向，因此處理器64就可以將計算所得的移動量以及移動方向累計至光柵36的位置座標(biāo)以使其能即時顯示光柵36的位置，控制電路60所產(chǎn)生的位置訊號就是依據(jù)光柵36的位置座標(biāo)而產(chǎn)生的。如果控制電路60需要輸出光柵36的位移訊號，則由光傳感器54及56所產(chǎn)生的二個感測訊號就可以直接算出透光孔列44的移動量及移動方向并依此來產(chǎn)生光柵36的位移訊號。由于處理器64每一次在檢測到定位孔48時都會立刻將一個預(yù)定的起始座標(biāo)存入光柵36的位置座標(biāo)，這使得光柵36的位置座標(biāo)可以即時受到校正。
權(quán)利要求
1．一種光柵系統(tǒng)，其包含有一光柵，其包含有一薄片，該薄片上設(shè)有一透光孔列，該透光孔列包含有數(shù)個透光孔以及一定位孔；一感測裝置，用來感測該透光孔列于左右方向之水平移動，該感測裝置包含有一光源設(shè)于該透光孔列的一側(cè)，以及二個光傳感器設(shè)于該透光孔列的另一側(cè)用來感測該光源所發(fā)出的光線并產(chǎn)生相對應(yīng)的感測訊號；以及一控制電路，電連接于該二光傳感器，用來將該二光傳感器所產(chǎn)生的感測訊號轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的位置訊號或位移訊號；其特征在于該二光傳感器系依一左一右且一上一下的方式排列，且該定位孔的形狀系依該二光傳感器之排列位置而設(shè)立以使該定位孔水平通過該感測裝置時，該二光傳感器得以同時測得該光源所發(fā)出的光線；當(dāng)該透光孔列之任一透光孔水平通過該感測裝置時，該二光傳感器得以先后測得該光源所發(fā)出的光線并先后產(chǎn)生相對應(yīng)的感測訊號；而當(dāng)該定位孔水平通過該感測裝置時，該二光傳感器會同時測得該光源所發(fā)出的光線并同時產(chǎn)生相對應(yīng)的感測訊號。
2．如權(quán)利要求1所述的一種光柵系統(tǒng)，其特征在于所述光柵的薄片為一圓形薄片，所述透光孔列的數(shù)個透光孔系以向心且等距排列的方式設(shè)于該圓形薄片上。
3．如權(quán)利要求2所述的一種光柵系統(tǒng)，其特征在于它還包含有一基座，所述光柵還包含有一轉(zhuǎn)軸垂直設(shè)立于該圓形薄片的圓心上，所述光柵的轉(zhuǎn)軸系以可轉(zhuǎn)動的方式設(shè)于該基座之上，而所述感測裝置的光源及該二光傳感器設(shè)于該基座之上，且位于該圓形薄片的兩側(cè)以感測該圓形薄片之轉(zhuǎn)動。
4．如權(quán)利要求2所述的一種光柵系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)個透光孔系為具有相同孔徑且呈向心等距排列的方孔。
5．如權(quán)利要求1所述的一種光柵系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路包含有一存儲器，用來儲存一位置座標(biāo)，該位置座標(biāo)系用來記錄該光柵的位置；以及一處理器，用來依據(jù)該二光傳感器所產(chǎn)生的感測訊號來檢測該光柵的位移或位置并修正該位置座標(biāo)；其中當(dāng)該處理器依據(jù)該二光傳感器所產(chǎn)生的感測訊號檢測到該定位孔時，該處理器會將一預(yù)定位置存入該位置座標(biāo)。
6．如權(quán)利要求5所述的一種光柵系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述透光孔列的任一透光孔水平通過該感測裝置時，該二光傳感器會先后測得該光源所發(fā)出的光線并先后產(chǎn)生相對應(yīng)的感測訊號，該處理器可由該二光傳感器先后產(chǎn)生的二感測訊號來計算出該透光孔列的移動量以及移動方向，并將其累計至該位置座標(biāo)以使該位置座標(biāo)能即時顯示該光柵的位置。
7．如權(quán)利要求6所述的一種光柵系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路所產(chǎn)生的位置訊號系依據(jù)該位置座標(biāo)而產(chǎn)生。
8．如權(quán)利要求6所述的一種光柵系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路所產(chǎn)生的位移訊號系依據(jù)該二光傳感器先后產(chǎn)生的二個感測訊號所計算出的該透光孔列的移動量及移動方向來產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光柵系統(tǒng),它包括一圓形光柵,其上設(shè)有一呈向心且等距排列的透光孔列,該透光孔列包括數(shù)個透光孔及一定位孔;一檢測裝置,其包括二個光傳感器設(shè)于該透光孔列的一側(cè)用來檢測該透光孔列的移動并產(chǎn)生相對應(yīng)的感測訊號;以及一控制電路,用來將該二光傳感器所產(chǎn)生的感測訊號轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的位置訊號或位移訊號。其中該二光傳感器系依一左一右一上一下之方式排列,而該定位孔的形狀系依該二光傳感器的排列位置而設(shè)定。
文檔編號G01B11/00GK1210312SQ9711820
公開日1999年3月10日 申請日期1997年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月1日
發(fā)明者劉書銘 申請人:致伸實(shí)業(yè)股份有限公司