[發明專利]一種高精度絕對式編碼器

有效

• 申請號: 201110351786.8
• 申請日: 2011-10-22
• 公開（公告）號: CN102506905A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 曾逸;符艷君;郭洋
• 申請（專利權）人: 深圳眾為興技術股份有限公司
• 主分類號: G01D3/028
• 分類號: G01D3/028
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及高精度絕對式編碼器，主要應用于工業自動化領域需要精確定位的場合，尤其適用于伺服電機的位置反饋等。

背景技術

伺服電機配備的絕對式編碼器通常為光電編碼器，其結構包括LED、光電碼盤、接收裝置及集成控制電路等。光電編碼器價格高，其應用對外界環境要求較高，不能承受高溫、灰塵、油污、振動等惡劣條件。

專利：201010557782.0描述的絕對式編碼器雖然采用齒輪結構，在小型化的情況下提高了分辨率。但是該編碼器結構采用三個齒輪并排安裝，為每個齒輪分別配備兩個磁通量檢測元件，其安裝配合精度不好保證、成本較高，且其計算過程復雜不能滿足現代工業生產高速高精度小型化的需求。

發明內容

本發明的目的在于克服光電編碼器的缺陷，提供高精度絕對式編碼器，該編碼器精度高、能夠承受比光電編碼器更廣的溫度范圍，具有更強的抗灰塵、油污、振動等外界惡劣條件的能力。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：所述編碼器包括一個半徑隨角度變化的輪，一個齒輪，一組位置傳感器，一個用于對傳感器輸出信號進行處理的集成電路板，所述半徑隨角度變化的輪與齒輪同軸連接，所述位置傳感器位于所述半徑隨角度變化的輪圓周外側，所述位置傳感器與所述用于對傳感器輸出信號進行處理的集成電路板電性連接。

半徑隨角度變化的輪和齒輪隨電機軸同步運動，位置傳感器安裝在半徑隨角度變化的輪圓周外側，當半徑隨角度變化的輪隨電機軸旋轉時位置傳感器檢測其半徑變化，從而知道電機軸旋轉角度，判定電機軸絕對位置。

進一步的所述半徑隨角度變化的輪可采用半徑隨角度變化而線性變化的輪。

進一步的所述半徑隨角度變化的輪可采用半徑隨角度變化而階梯性變化的輪，所述階梯性變化的輪的階梯數需同齒輪齒數，位置傳感器檢測到階梯的半徑位置即可知編碼器轉到的對應齒輪的第幾個齒。

進一步的所述齒輪為梯形齒輪或鋸齒形齒輪。

進一步的所述的傳感器為位置傳感器為磁傳感器、霍爾傳感器或激光傳感器或者為各傳感器的組合。

若齒輪上以相鄰兩齒為一個周期，則將兩個位置傳感器安裝在齒輪圓周外側，相位相差1/4周期，當齒輪隨電機軸轉動時，兩位置傳感器輸出電壓相位相差90°。通過判定兩傳感器輸出電壓超前或滯后90°來判定電機軸的旋轉方向。半徑隨角度變化的輪每隨電機軸旋轉一周位置傳感器輸出一個正弦波形，齒輪每旋轉一個齒對應的角度，則齒輪外傳感器輸出一個正弦波，從而在前述半徑隨角度變化的輪基礎上可以更精確的判定電機軸的位置，且精度正比于齒輪齒數及A/D轉換精度。三個位置傳感器的輸出值同時經過A/D轉換，DSP處理即可精確判定電機旋轉方向及位置，從而完成了高精度絕對式編碼器功能。

根據以上結構，相比于光電式旋轉編碼器，本發明提出的高精度絕對式編碼器精度高，具有更廣的溫度適應范圍，更強的抗灰塵、油污、振動等外界惡劣條件的能力。

附圖說明

圖1為高精度絕對式編碼器的內部結構示意圖。

圖2為判定電機絕對位置的半徑隨角度變化的輪與傳感器安裝位置示意圖。

圖3為判定電機旋轉方向和電機精確位置的齒輪與傳感器安裝位置示意圖。

圖4為齒輪上的位置傳感器輸出電壓示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和優選實施例對本發明提出的高精度絕對式編碼器做進一步說明。

圖1為本發明高精度絕對式編碼器的內部結構示意圖，本實施例中，半徑隨角度變化的輪采用半徑隨角度線性變化的輪，齒輪采用梯形齒輪。該編碼器主要包括一個用于判定電機絕對位置的半徑隨角度線性變化的輪1，一個用于判定電機旋轉方向和電機精確位置的齒輪2，三個位置傳感器3、4、5，一個用于對傳感器輸出信號進行處理的集成電路板6，及軸套7和編碼器外殼。