一種非接觸式無源保持光磁多迴轉絕對位置傳感器的製作方法
2023-05-12 05:56:21 1
專利名稱：一種非接觸式無源保持光磁多迴轉絕對位置傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種非接觸式無源保持光磁多迴轉絕對位置傳感器。
背景技術：
自動化控制系統都需要依靠位置反饋信號工作，而編碼器是最重要的位置反饋裝置。現有的編碼器可分為增量式編碼器和絕對式編碼器兩大類。增量式編碼器只能接收一連串相同的脈衝，通過計數設備來確定其位置，通過有源方式將相對編碼方式當作絕對編碼來使用。當編碼器不動或停電時，依靠內置電池記憶位置，受電池壽命、低溫失效、受振接觸不良等因素影響，可靠性大大的降低。當工作時，編碼器輸出脈衝過程中，可能有幹擾而丟失脈衝，導致記憶的零點產生偏移，而偏移的量直到錯誤的產生後方能知曉。帶參考點式的增量式編碼器，通過回參考點方式，將參考位置修正為記憶位置。在參考點以前，是不能保證位置的準確性。在工控中就有每次操作先找參考點，開機找零，然後才能進入正常工作狀態，非常不便。尤其是許多自動化設備不允許在開機時(或事故斷電後重新啟動時)有不受控制的尋找零點運動。絕對式編碼器的碼盤有多條碼道，各條碼道為直徑不等的記有編碼信息的同心圓環，每一條碼道有其獨立的讀碼探測器。編碼器的絕對轉角可綜合各碼道讀碼探測器的輸出信號唯一地確定。碼道數目η與解析度R的關係為R= 2n。顯然，碼道越多，解析度就越高。但是多碼道碼盤製作困難，外形尺寸大，價格昂貴。對於單圈的絕對式編碼器，當碼盤轉動超過360°時，編碼又回到原點，這樣就不符合絕對編碼唯一的原則。
發明內容
本發明的目的是針對上述現有技術的不足，提供了一種非接觸式無源保持光磁多迴轉絕對位置傳感器，每個位置由機械位置唯一決定，不需記憶，不需找參考點，不受停電、 幹擾的影響，其可靠性高、精度高、測量範圍大、結構緊湊、成本低，可以用於多轉式角位移精確測試。本發明的技術方案是該裝置包括輸入軸、設置在輸入軸下端的輸入齒輪、固定在輸入軸上端的磁鋼、光電編碼器電路板、磁旋轉編碼器電路板、過渡軸、罩蓋和底座，所述的罩蓋和底座用於固定和安裝本裝置，所述的輸入軸和過渡軸上還分別設有至少一對編碼齒輪和過渡齒輪，所述的編碼齒輪上設有編碼碼道；所述的磁旋轉編碼器電路板上設有磁旋轉編碼器，磁旋轉編碼器正對於磁鋼；所述的光電編碼器電路板兩面均安裝至少一組光發射和接收元件。所述的磁旋轉編碼器為AS5045非接觸式磁旋轉編碼器。所述的磁鋼為雙極磁鋼。所述的各編碼齒輪通過過渡齒輪間歇運動。所述的光發射和接收元件正對於編碼齒輪上的編碼碼道，光發射和接收元件目與編碼齒輪上的編碼碼道數量相同。所述的輸入軸和過渡軸平行設置。所述的光電編碼器電路板與編碼齒輪平行相對設置。本發明通過利用磁旋轉絕對編碼器可獲得較高的精度，利用減速裝置的原理增加光電絕對編碼器增加了絕對編碼器的量程，與增量式編碼器相比，具有每一個位置絕對唯一、可靠性高、抗幹擾、無需掉電記憶等優點。與傳統絕對傳感器相比具有精度高、體積小、 且測量範圍大等優點，並且本發明結構緊湊、成本低。
圖1是本發明的結構示意圖。圖中1是輸入齒輪，2是編碼齒輪，3是光電編碼器電路板，4是光發射和接收元件， 5是磁旋轉編碼器電路板，6是輸入軸，7是磁鋼，8是磁旋轉編碼器，9是過渡軸，10是過渡齒輪，11是罩蓋，12是底座。
具體實施例方式一種非接觸式無源保持光磁多迴轉絕對位置傳感器，該裝置包括輸入軸6、設置在輸入軸6下端的輸入齒輪1、固定在輸入軸6上端的磁鋼7、光電編碼器電路板3、磁旋轉編碼器電路板5、過渡軸9、罩蓋11和底座12，所述的罩蓋11和底座12用於固定和安裝本裝置，所述的輸入軸6和過渡軸9上還分別設有兩對編碼齒輪2和過渡齒輪10，所述的編碼齒輪2上設有按照編碼規則製作的編碼碼道；所述的磁旋轉編碼器電路板5上設有磁旋轉編碼器8，磁旋轉編碼器8正對於磁鋼7 ；所述的光電編碼器電路板3兩面均安裝一組光發射和接收元件4 ；所述的磁旋轉編碼器8為AS5045非接觸式磁旋轉編碼器8 ；所述的磁鋼7 為雙極磁鋼7 ；所述的各編碼齒輪2通過過渡齒輪10間歇運動；所述的光發射和接收元件4 正對於編碼齒輪2上的編碼碼道，光發射和接收元件4的數目與編碼齒輪2上的編碼碼道數量相同；所述的輸入軸6和過渡軸9平行設置；所述的光電編碼器電路板3與編碼齒輪2 平行相對設置。光電編碼器電路板3兩面均安裝一組光發射和接收元件4，光發射元件和光接收元件的數目等同於編碼齒輪2上面編碼的碼道數量，光發射和接收元件4正對著編碼齒輪2 上的碼道。光發射元件將光發射到碼道上，與每一個碼道對應的光接收元件接收從碼道上反射回來的光。光電編碼器電路板3上集成處理電路，連接所有光接收元件，用於處理每個光接收元件所採集到的信號，進而得到與每一個角位移唯一對應的絕對編碼值。磁旋轉編碼器8正對於磁鋼7，但不接觸，保持適當間距。磁鋼7跟隨輸入軸6轉動，當輸入軸6轉動時，讀取的位置信號也隨之相應變化，在整個0 360°範圍內，讀取的位置信號變化為0 4095，即每當輸入軸轉動0.0879°時，對應數字量信號變化為1。由於輸入軸7是由輸入齒輪1驅動的，通過改變與輸入齒輪副(及其外部齒輪副)的傳動比，可以達到不同要求的解析度。當輸入軸6轉動角度大於360°時，通過過渡齒輪10使編碼齒輪2轉動一個角度， 設置輸入軸6與編碼齒輪2的減速比，使之等於編碼齒輪2上編碼刻線數，以保證光接收元件讀取編碼的準確性。
根據絕對編碼器所需的量程，可以製作若干對的編碼齒輪2，具有良好的可擴展性能。各編碼齒輪2由過渡齒輪10傳動，採用間歇傳動機構，保證光接收元件讀取編碼的準確性。以上所述的實施例，只是本專利較優選的具體實施方式
的一種，本領域的技術人員在本發明技術方案範圍內進行的通常變化和替換都應包含在本實用新型的保護範圍。
權利要求
1.一種非接觸式無源保持光磁多迴轉絕對位置傳感器，該裝置包括輸入軸、設置在輸入軸下端的輸入齒輪、固定在輸入軸上端的磁鋼、光電編碼器電路板、磁旋轉編碼器電路板、過渡軸、罩蓋和底座，所述的罩蓋和底座用於固定和安裝本裝置，其特徵在於所述的輸入軸和過渡軸上還分別設有至少一對編碼齒輪和過渡齒輪，所述的編碼齒輪上設有編碼碼道；所述的磁旋轉編碼器電路板上設有磁旋轉編碼器，磁旋轉編碼器正對於磁鋼；所述的光電編碼器電路板兩面均安裝至少一組光發射和接收元件。
2.根據權利要求1所述的一種非接觸式無源保持光磁多迴轉絕對位置傳感器，其特徵在於所述的磁旋轉編碼器為AS5045非接觸式磁旋轉編碼器。
3.根據權利要求1所述的一種非接觸式無源保持光磁多迴轉絕對位置傳感器，其特徵在於所述的磁鋼為雙極磁鋼。
4.根據權利要求1所述的一種非接觸式無源保持光磁多迴轉絕對位置傳感器，其特徵在於所述的各編碼齒輪通過過渡齒輪間歇運動。
5.根據權利要求1所述的一種非接觸式無源保持光磁多迴轉絕對位置傳感器，其特徵在於所述的光發射和接收元件正對於編碼齒輪上的編碼碼道，光發射和接收元件的數目與編碼齒輪上的編碼碼道數量相同。
6.根據權利要求1所述的一種非接觸式無源保持光磁多迴轉絕對位置傳感器，其特徵在於所述的輸入軸和過渡軸平行設置。
7.根據權利要求1所述的一種非接觸式無源保持光磁多迴轉絕對位置傳感器，其特徵在於所述的光電編碼器電路板與編碼齒輪平行相對設置。
全文摘要
本發明涉及一種非接觸式無源保持光磁多迴轉絕對位置傳感器。該裝置包括輸入軸、設置在輸入軸下端的輸入齒輪、固定在輸入軸上端的磁鋼、光電編碼器電路板、磁旋轉編碼器電路板、過渡軸、罩蓋和底座，所述的輸入軸和過渡軸上還分別設有至少一對編碼齒輪和過渡齒輪；所述的磁旋轉編碼器電路板上設有磁旋轉編碼器，磁旋轉編碼器正對於磁鋼；所述的光電編碼器電路板兩面均安裝至少一組光發射和接收元件。本發明通過利用磁旋轉絕對編碼器可獲得較高的精度，具有每一個位置絕對唯一、可靠性高、抗幹擾、無需掉電記憶等優點，與傳統絕對傳感器相比具有精度高、體積小、且測量範圍大等優點，並且本發明結構緊湊、成本低。
文檔編號G01D5/347GK102322881SQ20111014109
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月30日 優先權日2011年5月30日
發明者劉偉軍, 印方耀, 張建祥, 徐丹, 方超, 陳久松 申請人:揚州電力設備修造廠