[發(fā)明專利]一種基于機(jī)械齒輪組計(jì)圈數(shù)的多圈編碼轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210278491.7
• 申請(qǐng)日: 2012-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102829808A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高文政;韓彬;徐磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 連云港杰瑞電子有限公司
• 主分類號(hào): G01D5/34
• 分類號(hào): G01D5/34
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 王彥明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于機(jī)械齒輪組計(jì)圈數(shù)的多圈編碼轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)編碼器是用來(lái)檢測(cè)角度、位置、速度和加速度的傳感器，適用于各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用于電梯、數(shù)控機(jī)床、機(jī)械、電力、水利、軌道交通、風(fēng)電、雷達(dá)、衛(wèi)星等領(lǐng)域。

旋轉(zhuǎn)編碼器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)集中在工業(yè)發(fā)達(dá)的歐美，首推德國(guó)，其海德漢、倍加福等品牌的旋轉(zhuǎn)編碼器占領(lǐng)了絕大部分高端市場(chǎng)，產(chǎn)品主要以多圈旋轉(zhuǎn)編碼器為主，亞洲的日韓主要生產(chǎn)小型的旋轉(zhuǎn)編碼器，國(guó)內(nèi)限于制造加工工藝及需求，多數(shù)廠家僅作代理，少數(shù)廠家能夠生產(chǎn)低端增量旋轉(zhuǎn)編碼器。

目前歐美自動(dòng)化市場(chǎng)的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)品的市場(chǎng)增長(zhǎng)率不會(huì)很大，而我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，工業(yè)自動(dòng)化的可發(fā)展性要比歐美地區(qū)高很多，旋轉(zhuǎn)編碼器的增長(zhǎng)市場(chǎng)主要集中在發(fā)展中國(guó)家。旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)品按照信號(hào)和原理分類，一般分為增量型和絕對(duì)型兩種，我國(guó)市場(chǎng)銷售的旋轉(zhuǎn)編碼器以增量型為主，占60%，絕對(duì)型占40%。主要是由于目前我國(guó)自動(dòng)化水平較低，增量旋轉(zhuǎn)編碼器基本能夠滿足目前大部分工作場(chǎng)合要求，而且增量旋轉(zhuǎn)編碼器多年前已實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯。絕對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)品應(yīng)用比例偏低，主要是由于國(guó)內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器廠商目前仍無(wú)法完全跨越產(chǎn)品研發(fā)的技術(shù)門檻，生產(chǎn)的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)品型號(hào)少、產(chǎn)量低、價(jià)格高、產(chǎn)品性能較差，客戶滿意度也較差等，這些直接影響了絕對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器在我國(guó)市場(chǎng)應(yīng)用比例，同時(shí)絕對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器受到信號(hào)協(xié)議專利因素等限制，國(guó)外生產(chǎn)企業(yè)如海德漢等，因?yàn)閾碛休^強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，行業(yè)壟斷地位不容易被撼動(dòng)。國(guó)內(nèi)企業(yè)也因?yàn)榧夹g(shù)優(yōu)勢(shì)差距較大，開(kāi)發(fā)出具有專利優(yōu)勢(shì)的多圈絕對(duì)型產(chǎn)品需要較長(zhǎng)時(shí)間。但隨著我國(guó)自動(dòng)化水平不斷提高，各個(gè)行業(yè)都在尋求通過(guò)技術(shù)改革和產(chǎn)品更新?lián)Q代來(lái)提高產(chǎn)品的附加值，終端行業(yè)工作精度要求不斷提高，絕對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器的需求量越來(lái)越大。隨著絕對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器國(guó)產(chǎn)化程度的提高，價(jià)格有所回落，絕對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器的市場(chǎng)占有率有較大提高。

多圈編碼轉(zhuǎn)換電路是多圈絕對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器的關(guān)鍵技術(shù)，是在單圈編碼基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼電路，以擴(kuò)大旋轉(zhuǎn)編碼器的測(cè)量范圍，使旋轉(zhuǎn)編碼器的每一個(gè)位置實(shí)現(xiàn)編碼唯一性和不重復(fù)性，目前國(guó)內(nèi)多圈編碼轉(zhuǎn)換電路多采用電子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器來(lái)計(jì)圈數(shù)，通過(guò)軟件計(jì)算圈數(shù)，存儲(chǔ)器記憶圈數(shù)，這種方法優(yōu)點(diǎn)是存儲(chǔ)圈數(shù)簡(jiǎn)單，圈數(shù)可以是無(wú)限，斷電后可以恢復(fù)斷電時(shí)的信息，但缺點(diǎn)也比較明顯，無(wú)法記憶斷電后運(yùn)行的圈數(shù)，在具有慣性的系統(tǒng)，容易造成斷電后記憶圈數(shù)不準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)也有少數(shù)生產(chǎn)廠商采用機(jī)械計(jì)圈數(shù)，由于受旋轉(zhuǎn)編碼器外型尺寸的限制和技術(shù)水平的限制，一般最多只能實(shí)現(xiàn)8位圈數(shù)的記憶。因此，這極大地限制了多圈絕對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種能準(zhǔn)確記憶圈數(shù)，不受斷電的影響的基于機(jī)械齒輪組計(jì)圈數(shù)的多圈編碼轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種基于機(jī)械齒輪組計(jì)圈數(shù)的多圈編碼轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)是：包括可編程控制器和1～8組光電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，每組光電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪、三個(gè)發(fā)光二極管和與發(fā)光二極管一一對(duì)應(yīng)的三個(gè)光敏三極管，發(fā)光二極管與光敏三極管分設(shè)在傳動(dòng)齒輪兩側(cè)，在中間傳動(dòng)齒輪的盤(pán)面上開(kāi)有透光槽，透光槽包括同心設(shè)置的內(nèi)環(huán)槽和外環(huán)槽，內(nèi)環(huán)槽為兩段對(duì)稱設(shè)置的90°扇形槽，外環(huán)槽為180°半圓形槽，位于外環(huán)槽同側(cè)的內(nèi)環(huán)槽的中心與外環(huán)槽的中心及傳動(dòng)齒輪的中心三點(diǎn)共一線，所述發(fā)光二極管中，其中的兩個(gè)發(fā)光二極管分別設(shè)置在外環(huán)槽及與外環(huán)槽同側(cè)的內(nèi)環(huán)槽的中心處，另一個(gè)發(fā)光二極管設(shè)置在外環(huán)槽的端部，可編程控制器發(fā)出的控制信號(hào)MUX（2..0）經(jīng)過(guò)3-8譯碼器電路與發(fā)光二極管相接并點(diǎn)亮三個(gè)發(fā)光二極管，中間傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，光敏三極管接收通過(guò)透光槽的光線，并將1～8組信號(hào)C(2..0)傳入可編程控制器進(jìn)行信號(hào)處理，轉(zhuǎn)換成2～16位二進(jìn)制格雷碼多圈編碼信號(hào)。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下的技術(shù)方法來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，所述光電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)按順序排列，前一級(jí)光電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的中間傳動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速與下一能光電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的中間齒輪的轉(zhuǎn)速比為4：1.

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下的技術(shù)方法來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，三個(gè)光敏三極管感應(yīng)出8個(gè)不同狀態(tài)，輸出8個(gè)區(qū)間DATA(2..0)信號(hào)。