[發明專利]一種基于缺齒結構的齒輪型磁性編碼器

有效

• 申請號: 201611234010.7
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106595726B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 于曉東;竇珂
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一0研究所
• 主分類號: G01D5/249
• 分類號: G01D5/249
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;郭德忠

1.一種基于缺齒結構的齒輪型磁性編碼器，該齒輪型磁性編碼器采用分離式設計，包括一個齒輪和一個磁感應讀頭，其特征在于，所述齒輪中有一個齒為缺齒；所述磁感應讀頭采集齒輪齒與缺齒缺口帶來的磁場變化量，并將磁場變化量轉換為編碼信號后輸出，所述磁感應讀頭包括電路板、外殼、排針、永磁鐵和梯度傳感器芯片；

所述電路板包括第一電路板和第二電路板，第一電路板和第二電路板平行放置在外殼內部，兩層電路板之間用排針連接固定，并通過排針進行信號傳輸，所述永磁體置于第一電路板和第二電路板之間；

所述梯度傳感器芯片由雙路集成梯度傳感器芯片和單路梯度傳感器芯片組成，所述雙路集成梯度傳感器芯片和單路梯度傳感器芯片安裝在第一層電路板的外側，兩顆芯片中心間距為齒輪正常齒長的一半；

所述雙路集成梯度傳感器芯片與缺齒中心位置對準，雙路集成梯度傳感器芯片內部包含A路和B路兩路梯度傳感器子芯片，A路和B路同時采集齒輪齒帶來的磁場變化量并輸出兩路呈90°相位差的弦波信號，兩路弦波信號中包含齒輪的運動速度和運動方向信息；

單路梯度傳感器芯片與缺齒缺口的中心位置對準，采集缺齒缺口帶來的磁場變化量并輸出缺齒缺口信號，用于記錄齒輪旋轉的圈數，只在齒輪的缺齒缺口部位有正弦信號輸出，其他部位沒有信號輸出；

所述第二電路板是信號處理電路板，對第一電路板采集到的齒輪齒信號與缺齒缺口信號進行濾波、放大和反相處理后，對外輸出有效的帶零位的弦波信號即編碼信號。

2.如權利要求1所述的基于缺齒結構的齒輪型磁性編碼器，其特征在于，所述齒輪采用硅鋼材料制成。

3.如權利要求1所述的基于缺齒結構的齒輪型磁性編碼器，其特征在于，被測旋轉軸與齒輪中心孔固定連接。

4.如權利要求1所述的基于缺齒結構的齒輪型磁性編碼器，其特征在于，所述齒輪與磁感應讀頭之間的距離為0.1-0.2mm。

5.如權利要求1所述的基于缺齒結構的齒輪型磁性編碼器，其特征在于，所述缺齒長度為齒輪正常齒的一半。

6.如權利要求1所述的基于缺齒結構的齒輪型磁性編碼器，其特征在于，所述磁感應讀頭內部采用灌膠密封。

7.如權利要求1所述的基于缺齒結構的齒輪型磁性編碼器，其特征在于，所述雙路集成梯度傳感器芯片和單路梯度傳感器芯片為巨磁阻磁傳感器、磁阻傳感器或磁隧道結傳感器。

8.如權利要求1所述的基于缺齒結構的齒輪型磁性編碼器，其特征在于，所述A路和B路兩路梯度傳感器芯片均采用惠斯通電橋結構，兩路惠斯通電橋的間距為所述齒輪齒間距的1/2，每個惠斯通電橋的橋臂間距為所述齒輪齒間距的1/4；

所述單路梯度傳感器芯片采用惠斯通電橋結構，惠斯通電橋的橋臂間距為所述齒輪齒間距。

9.如權利要求8所述的基于缺齒結構的齒輪型磁性編碼器，其特征在于，所述信號處理電路板包括電位器控制的偏置調平電路、差分運算放大器控制的信號放大電路以及反相電路；第一層電路板采集信號之前，偏置調平電路中的三個電位器分別調節三路梯度傳感器芯片輸出的零位電平一致；第一層電路板采集信號時，信號放大電路與反相電路對第一電路板采集到的原始齒輪齒信號和缺齒缺口信號進行濾波、放大和反相處理后，對外輸出有效的帶零位的弦波信號即編碼信號。