[實用新型]一種電機編碼裝置

有效

• 申請號: 201320661513.8
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN203554358U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 陶瑞蓮;王玉敏;趙曼娟
• 申請（專利權）人: 南京工業職業技術學院
• 主分類號: H02P29/00
• 分類號: H02P29/00
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚;裴詠萍

技術領域

????本實用新型屬于電機監控領域，具體涉及一種電機編碼裝置。

背景技術

????目前市場上廣泛使用的電機編碼器以絕對型旋轉光電編碼器為主，因為其每個位置具有唯一性和抗干擾性，已經被廣泛運用到各種工業控制領域，絕對編碼器光碼盤上刻有多道光碼線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線等方式編排，編碼器讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進制編碼，進而反應出電機的轉動角度和速度信息。絕對型光電編碼器因其輸出位數較多，每一位輸出信號必須確保連接很好，且在較復雜工況下要隔離，連接電纜芯數多，由此帶來諸多不便和降低可靠性。同時由于相應的電路設計比較復雜，用料要求比較高，光電編碼器的價格也一直居高不下。

發明內容

本實用新型的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，提供一種簡單、能有效替代光電編碼器的電機編碼裝置。

為了達到上述目的，本實用新型提供了一種電機編碼裝置，包括電源接口、編碼器、數據接口和控制器；所述編碼器分別與電源接口、數據接口和控制器相連；所述編碼器采用磁旋轉編碼器。

對本實用新型的進一步改進在于：上述編碼器包括磁旋轉編碼器和低通濾波電路；所述低通濾波電路與所述磁旋轉編碼器相連。其中編碼器采用可編程磁旋轉編碼器AS5040。

上述控制器包括控制芯片和低通濾波電路；所述低通濾波電路與所述控制芯片相連。其中，控制芯片采用STC15F104。

本實用新型相比現有技術具有以下優點：本實用新型電機編碼裝置設計簡單，能實時實現對電機的轉動角度和速度的測量，能有效替代光電編碼器，且造價低，節約成本。本實用新型電機編碼裝置測量的旋轉速率可以達到10000rpm，抗干擾性強，性能穩定，適合廣泛推廣到汽車應用以及工業控制領域。

附圖說明

圖1為本實用新型電機編碼裝置的結構框圖；

圖2為圖1中的編碼器和控制器的連接電路圖；

圖3為本實用新型電機編碼裝置模擬輸出與角度值的線性關系。

具體實施方法

下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明。

如圖1所示，該電機編碼裝置包含了4個部分：編碼器、控制器、數據接口和電源接口。編碼器分別與控制器、電源接口和數據接口相連。結合圖2，編碼器采用編碼芯片連接低通濾波電路，控制器采用控制芯片（如STC15F104）連接低通濾波電路。編碼芯片采用一種無接觸式的的磁旋轉編碼器（如AS5040），在片上集成了Hall元件、模擬前端和數據信號處理能力，因此只需要設置好編碼程序，正確安裝芯片和電機位置，即可以實現角度和速度的測量。該編碼芯片本身具有U、V、W信號以及PWM信號，對PWM信號進行簡單的低通濾波設計，直接通過模擬電壓值來表角度的大小，如圖3所示，直接替代目前市場上的光電編碼器。

使用時，將需要測量的電機軸正確安裝在編碼芯片的正上方，要求偏差在正中心的0.25mm范圍以內，同時電機軸距離編碼芯片的距離為0.5mm到1.8mm。

當電機發生轉動時，編碼芯片表面的磁場信息將發生變化，芯片采用Hall傳感器陣列對分布于器件封裝表面的磁場進行采樣。在內部通過信號處理，得到相應的速度信息和角度信息，通過數據接口傳輸出來。