專利名稱：絕對式多圈磁編碼器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及磁編碼器。
背景技術：
編碼器是將旋轉角位置、角位移及角速度等物理量轉換為電信號的位移傳感器。隨著工廠自動化的發展，直流電機向交流電機的改變和模擬控制向數字控制的轉變，編碼器顯示了它的優越性，其需求量猛增。根據測量方式的不同，編碼器分為增量式和絕對式兩種。絕對式編碼器有著能隨時檢測絕對位置、抗干擾能力強、由噪聲引起的積累誤差為零等優點其應用需求在逐年增加。尤其是絕對式多圈編碼器，測量范圍寬，既使停電也能準確記錄被測軸的轉動，被廣泛應用于例如開度(位移)測量、液位測量等場合。目前的絕對式多圈編碼器多為光電編碼器，對潮濕氣體和污染敏感，對安裝工藝有嚴格的要求，在一些場合應用可靠性差，需要一種新型的編碼器。為了適應業界對編碼器的更高要求，人們研制了磁編碼器。例如中國專利公開號CN1271416A公布了一種絕對式單圈磁編碼器。然而在先有的絕對式磁編碼器技術中，不能解決軸轉動超過一圈時的數據記錄，而且CN1271416A公布的編碼器使用線性傳感器，批量生產時調試困難。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種適合于惡劣環境、多圈數據記錄、安裝簡單、可靠性高、成本低、生產調試簡單的絕對式多圈磁編碼器。
具體的結構設計方案如下絕對式多圈磁編碼器，包括外殼、主軸、金屬碼盤、磁敏元件和數據處理單元，金屬碼盤固定安裝于主軸上，磁敏元件對應設于金屬碼盤軸向一側面的印刷電路板上，其特征在于所述金屬碼盤為變形圓盤狀，其徑向上設有四條圓弧，其中圓弧14和圓弧16設于同一半徑的相對兩側，且弧長相等，圓弧14和圓弧16相鄰一側之間為內凹圓弧15，另一側之間設有內凹缺口，內凹缺口沿圓弧16一側設有內凹環槽，內凹缺口圓弧邊及相連的環槽內槽邊為圓弧17。
本實用新型的有益技術效果是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誤差，同時由于使用了開關型磁敏元件，一致性好，生產調試方便；2、使用遮斷式磁場檢測方式，檢測精度高，在125℃的溫度范圍內，槽的位置重復精度可達50μm；3、使用中央處理芯片，記錄碼盤轉過的圈數，實現絕對式多圈編碼，取消了齒輪組，沒有磨損，使用壽命長，基本部件少，結構簡單，可靠性高。
圖1為本實用新型結構示意圖，圖2為碼盤結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地說明。
實施例1絕對式多圈磁編碼器包括外殼1、主軸8、金屬碼盤12、磁敏元件和數據處理單元6。金屬碼盤12通過套筒9固定在主軸8上，隨主軸8轉動，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，其個數由金屬碼盤12的開槽圈數確定，印刷線路板2和印刷線路板4由卡環3和卡環5與殼體固定在一起，不隨主軸轉動，用于檢測金屬碼盤轉過的位置；數據處理單元6安裝在后蓋7上，數據處理單元6與磁敏元件10、磁敏元件11之間通過導線連接，見圖1。
金屬碼盤為變形圓盤狀，其徑向上設有四條圓弧，其中圓弧14和圓弧16設于同一半徑的相對兩側，且弧長相等，圓弧14和圓弧16相鄰一側之間為內凹圓弧15，另一側之間設有內凹缺口，內凹缺口沿圓弧16一側設有內凹環槽，內凹缺口圓弧邊及相連的環槽內槽邊為圓弧17，見圖2。
將金屬碼盤一周設計分成四個分度，碼盤上開槽時按照普通二進制方式編碼，在碼盤轉動時，圓弧14，圓弧15，圓弧16，圓弧17分別經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，由于該位置碼盤上沒有開槽，磁場被遮斷，兩只霍爾元件都檢測不到磁場，記為狀態0；在圓弧15處于磁鋼和霍爾元件間時，由于外部開槽，使得霍爾元件11檢測到磁場，霍爾元件10檢測不到磁場，記為狀態1；同理，在圓弧16處于磁鋼和霍爾元件間時，霍爾元件11檢測不到磁場，霍爾元件10檢測到磁場，記為狀態2；當圓弧17處于磁鋼和霍爾元件間時，兩只霍爾元件都能檢測到磁場，記為狀態3。當碼盤轉動時，中央處理器根據霍爾元件檢測到的狀態變化可以判斷出碼盤的位置和轉過的圈數，判斷方法是
其它結構同實施例1。
磁敏元件選擇為霍爾開關集成電路(也稱霍爾元件)。在金屬碼盤的兩邊，設置了兩個馬蹄形磁鋼和兩個低功耗的霍爾元件用來檢測碼盤上的槽；霍爾元件與數據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到的狀態變化，經過數據分析后得到碼盤轉動的角度和圈數；數據處理單元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，數據處理單元仍能工作，不會造成數據信息的丟失，接口芯片為外部設備提供通信通道，使外部設備可以獲得本實用新型檢測到的數據。
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，因此在停電狀態下碼盤的轉動仍可被檢測到，從而實現了絕對式多圈編碼。
具體的工作原理如下開關型磁敏元件在碼盤的槽口對應位置，一邊安裝馬蹄型磁鋼，另一邊裝有磁敏元件與之對應，用于檢測碼盤的位置。磁敏元件檢測碼盤轉動的原理是遮斷式磁場檢測方法，即當碼盤轉動過程中，碼盤的金屬部分轉到馬蹄形磁鋼和磁敏元件中間時，磁鋼與碼盤形成磁回路，阻斷了穿過磁敏元件的磁力線，使磁敏元件檢測不到磁場，而當碼盤的槽口部分轉到馬蹄形磁鋼和磁敏元件中間時，磁場穿過磁敏元件；磁敏元件根據有無磁場，輸出數字信號’0’，’1’，該信號經導線連接到中央處理器的輸入端，中央處理器據此判斷出碼盤所處的位置，判別轉動方向，累計轉過的圈數，從而實現絕對多圈編碼。
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仍可記錄碼盤的轉動。
權利要求1.絕對式多圈磁編碼器，包括外殼、主軸、金屬碼盤、磁敏元件和數據處理單元，金屬碼盤固定安裝于主軸上，磁敏元件對應設于金屬碼盤軸向一側面的印刷電路板上，其特征在于所述金屬碼盤為變形圓盤狀，其徑向上設有四條圓弧，其中圓弧(14)和圓弧(16)設于同一半徑的相對兩側，且弧長相等，圓弧(14)和圓弧(16)相鄰一側之間為內凹圓弧(15)，另一側之間設有內凹缺口，內凹缺口沿圓弧(16)一側設有內凹環槽，內凹缺口圓弧邊及相連的環槽內槽邊為圓弧(17)。
專利摘要本實用新型涉及絕對式多圈磁編碼器。所要解決的問題是提供一種適合于惡劣環境、多圈數據記錄、安裝簡單、可靠性高、成本低、生產調試簡單的絕對式多圈磁編碼器。特點是金屬碼盤為變形圓盤狀，其徑向上設有四條圓弧，其中兩圓弧設于同一半徑的相對兩側，其相鄰一側之間為內凹第3條圓弧，另一側之間設有內凹環槽，環槽內槽邊為第4條圓弧。該編碼器結構簡單，基本部件少，沒有磨損，使用壽命長，可靠性高。采用遮斷式磁場檢測，精度高，生產工藝簡單。
文檔編號G01D5/12GK2903916SQ200620068730
公開日2007年5月23日 申請日期2006年1月20日 優先權日2006年1月20日
發明者顧愛華, 胡慶新, 趙晨, 趙杰, 傅振揚, 李秀安 申請人:安徽金海迪爾信息技術有限責任公司
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