[發(fā)明專利]一種絕對式矩陣編碼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310356330.X
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN103512598A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 季英瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 衢州學(xué)院
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347
• 代理公司: 杭州之江專利事務(wù)所(普通合伙) 33216
• 代理人: 馬曉明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于利用傳遞傳感構(gòu)件輸出的測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于自動(dòng)化領(lǐng)域測量旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)速度、直線位移等物理量的傳感器件，具體是一種絕對式矩陣編碼器。?

技術(shù)背景

光電軸角編碼器是一種常用的測量長度、角度、速度等物理量的傳感器，按編碼方式的不同，大體可分為增量式、絕對式和準(zhǔn)絕對式光電編碼器三大類，其中絕對式光電軸角編碼器具有絕對位置計(jì)數(shù)，精度高，可靠穩(wěn)定，受外界干擾小等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械工具，汽車制動(dòng)系統(tǒng)有時(shí)需要傳感器產(chǎn)生的數(shù)字值來指示機(jī)械位置。如圖1是編碼盤和一些觸點(diǎn)的概念圖，根據(jù)盤轉(zhuǎn)的位置，觸點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)3位二進(jìn)制編碼，共有8個(gè)這樣的編碼。盤中暗的區(qū)域與對應(yīng)的邏輯1的信號源相連；亮的區(qū)域沒有連接，觸點(diǎn)將其解釋為邏輯0。使用格雷碼對編碼盤上的亮暗區(qū)域編碼，使得其連續(xù)的碼字之間只有一個(gè)數(shù)位變化。這樣就不會因?yàn)槠骷圃斓木_度有限，而使得觸點(diǎn)轉(zhuǎn)到邊界位置而出現(xiàn)錯(cuò)誤編碼。?

光電軸角編碼器的核心元件是編碼盤，包括圖2碼盤和相匹配的圖3所示的狹縫盤，其中碼盤與編碼器主軸相連接，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)碼盤同步轉(zhuǎn)動(dòng)。在碼盤的一側(cè)裝有光源（紅外發(fā)光管），在另一側(cè)裝有光電接收管，在碼盤與光電接收管之間裝有狹縫盤。光源發(fā)出的光穿過碼盤，狹縫，被光電接收管接受。當(dāng)碼盤與狹縫發(fā)生相對角位移時(shí)，光電信號被調(diào)制成強(qiáng)弱變化的電信號，在經(jīng)放大，整形，譯碼等技術(shù)環(huán)節(jié)，輸出二進(jìn)制電平碼。?

隨著工業(yè)化和高科技的發(fā)展以及軍工、科研等領(lǐng)域的需要，對光電軸角編碼器小型化的要求越來越迫切。光電軸角編碼器小型化的要求，必須使碼盤和狹縫盤的徑向尺寸縮小或者對碼盤的碼道設(shè)計(jì)編排上采用特殊的設(shè)計(jì)方法，但是，碼盤與狹縫的尺寸縮小后，影響碼道區(qū)域的有效寬度，也就是說，如果要保證同樣的分辨率，要么碼道數(shù)量不變，只能減少碼道的寬度，這樣對尺寸的減小貢獻(xiàn)很小；如果要保證碼道寬度不變，只能是減少碼道數(shù)量，這樣會造成編碼器分辨率降低。?

圖2所示的碼盤和圖3所示的狹縫盤相匹配構(gòu)成的矩陣編碼盤，只能輸出8位碼，編碼器的測角分辨率只能達(dá)到1.40625°。因此，要求碼盤的徑向尺寸縮小而又不減少編碼器的輸出位數(shù)，就要在碼盤的碼道布局上采取新的設(shè)計(jì)方法。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了迄今公開的技術(shù)存在的缺陷，提高編碼器的測角精度，縮小編碼器的結(jié)構(gòu)尺寸，解決絕對式編碼器小型化的需要，擴(kuò)大編碼器的應(yīng)用和使用范圍，提出了一種新型的絕對式矩陣編碼器。?

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種絕對式矩陣編碼器，包括同主軸間隙布置的碼盤和狹縫盤及分別位于碼盤左側(cè)的光源和位于狹縫盤右側(cè)的光敏元件及與光敏元件相連的信號處理裝置，所述的碼盤上沿徑向刻劃有碼道，所述的狹縫盤上對應(yīng)地設(shè)置有狹縫，其特征在于：所述的碼盤上碼道數(shù)為3：?

第一圈碼道設(shè)置有不同的分區(qū)，分別為0°～90°、90°～180°、180°～270°、270°～360°四個(gè)扇形區(qū)域：在0°～90°的區(qū)域內(nèi)，全部為非通光區(qū)段；在90°～180°區(qū)域內(nèi)，全部為通光區(qū)段；在180°～270°的區(qū)域內(nèi)，有兩個(gè)通光區(qū)段和不兩個(gè)不通光區(qū)段，兩者等寬且相間分布，每個(gè)通光區(qū)段和不通光區(qū)段的寬度都為22.5°；在270°～360°區(qū)域內(nèi)，有兩個(gè)，寬度為22.5°的通光區(qū)段，通光區(qū)段的寬度為唯一一個(gè)非通光區(qū)段的一半；第二圈碼道為校正碼，是在整個(gè)圓周上等間距的設(shè)有16個(gè)通光區(qū)段和16個(gè)不通光區(qū)段，他們寬度為11.25當(dāng)相間分布，其中一個(gè)通光區(qū)段，以0°線對稱，上下各有5.625°；

第三圈碼道均分為四個(gè)扇形區(qū)域，每個(gè)扇形區(qū)域的通光區(qū)段和不通光區(qū)段的設(shè)置方式相同；每一寬為90°的扇形區(qū)域中，通光區(qū)段的段數(shù)按2，4，8，16的等比數(shù)列梯次分布在每個(gè)寬為22.5°的分區(qū)域中，同一分區(qū)域中的通光區(qū)段和不通光區(qū)段的相間分布，每兩個(gè)通光區(qū)段間的不通光區(qū)段與通光區(qū)段的等寬，但首、尾兩個(gè)通光區(qū)段的外側(cè)還各有一個(gè)半寬不通光區(qū)段，即其寬度為通光區(qū)段的一半，以實(shí)現(xiàn)通光區(qū)段和不通光區(qū)段各自的總寬度均等于11.25°。