CN103344262A - 基于韦根效应的旋转自供电磁电式多圈绝对值编码器 - Google Patents
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Abstract
一种基于韦根效应的旋转自供电磁电式多圈绝对值编码器，包括壳体，在壳体内设有固定架，两块磁钢固定在固定架上，固定架与转轴连接，电路板位于磁钢上方。两块磁钢均为厚度充磁，一片磁钢的N磁极向上放置，另一片磁钢的S磁极向上放置。本发明利用了韦根传感器所具有的发电功能为编码器提供电源，采用本技术方案，无需加装电池，只要转轴转动，就能产生电能，而且电压脉冲还可以作为磁极改变的方向指示。相对于机械式绝对值编码器，本发明结构简单，无齿轮磨损，运动阻力小，成本低。由于不依赖于电池，无化学腐蚀及污染环境，无自放电，无需维护，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种绝对值编码器，具体涉及一种基于韦根效应的旋转自供电磁电式多圈绝对值编码器。
背景技术
多圈绝对值编码器按是否使用电池来划分，一般可分为两种，一种是以齿轮计数的无电池的编码器，其特征是：编码器内部无电池，采用齿轮等机械结构来记录机械位置，全量程机械位置绝对，与是否供电无关，结构比较复杂，成本也较高；另一种是采用电池记录来计数的编码器，特征是：编码器内包含电池，当编码器无供电时，采用内部电池供电来记录机械位置，单圈内绝对值，当电池耗尽，则编码器数据丢失，这种编码器结构相对简单，成本也较低，但是电池寿命有限、更换麻烦。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于韦根效应，不需要外部电池的旋转自供电磁电式多圈绝对值编码器。
本发明的目的是这样实现的：一种基于韦根效应的旋转自供电磁电式多圈绝对值编码器，包括壳体，在壳体内设有固定架，两块磁钢固定在固定架上，固定架与转轴连接，电路板位于磁钢上方。
所述的两块磁钢均为厚度充磁，一片磁钢的N磁极向上放置，另一片磁钢的S磁极向上放置。
进一步，韦根传感器、接口电路位于电路板的一面，霍尔角度位置传感器、FPGA芯片、铁电存储器、单片机位于电路板的另一面。
所述的电路板中，包括与韦根传感器连接的整流滤波稳压电路和整形电路，整形电路分别与FPGA芯片和铁电存储器连接；整流滤波稳压电路的电源输出到整形电路、FPGA芯片和铁电存储器；铁电存储器与机连接，单片机分别与分别与霍尔角度位置传感器和接口电路连接；第二稳压电路分别与铁电存储器、单片机、接口电路和霍尔角度位置传感器连接。
本发明提供的基于韦根效应的旋转自供电磁电式多圈绝对值编码器，利用了韦根传感器所具有的发电功能为编码器提供电源，采用本技术方案，无需加装电池，只要转轴转动，就能产生电能，而且电压脉冲还可以作为磁极改变的方向指示。相对于机械式绝对值编码器，本发明结构简单，无齿轮磨损，运动阻力小，成本低。由于不依赖于电池，无化学腐蚀及污染环境，无自放电，无需维护，使用寿命长。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的立体图。
图3是本发明电路板上部示意图。
图4是本发明电路板下部示意图。
图5是本发明的电路原理图。
具体实施方式
本发明的结构如图1－4所示：一种基于韦根效应的旋转自供电磁电式多圈绝对值编码器，包括壳体5，在壳体5内设有固定架2，两块磁钢1固定在固定架2上，固定架2与转轴3连接，电路板4位于磁钢1上方。所述的两块磁钢1均为厚度充磁，一片磁钢1的N磁极向上放置，另一片磁钢1的S磁极向上放置。
本发明的韦根传感器6、接口电路11位于电路板4的一面，霍尔角度位置传感器7、FPGA芯片8、铁电存储器9、单片机10位于电路板4的另一面。
FPGA芯片8可选用ACTEL A3PN010或其他类似芯片；单片机10可选用ATMEL MEGA88PA或其他类似单片机。
本发明的电路板4上包括与韦根传感器6连接的整流滤波稳压电路和整形电路，整形电路分别与FPGA芯片8和铁电存储器9连接；整流滤波稳压电路的电源输出到整形电路、FPGA芯片8和铁电存储器9；铁电存储器9与机10连接，单片机10分别与分别与霍尔角度位置传感器7和接口电路11连接；第二稳压电路分别与铁电存储器9、单片机10、接口电路11和霍尔角度位置传感器7连接。
本发明的工作原理如下：
韦根传感器6是利用韦根效应研制开发出的磁敏传感器，韦根传感器6固定在电路板4上，距离磁钢1合适的距离，根据韦根传感器特性及磁钢强度不同，需要在1-20mm之间微调，当转轴3转动带动磁钢1旋转时，韦根传感器6外的交变磁场就会发生变化，当韦根传感器6内部的合金丝上作用有适当的外磁场时，内芯磁化跳变，检测线圈便会输出感生电压脉冲，即使在接近于零缓慢旋转的情况下也能产生可靠的信号，转轴3每旋转一周，韦根传感器6可输出两个脉冲信号，根据脉冲信号的相位不同，可分辨出转轴3旋转的方向。此脉冲经过整流、滤波、稳压后，一方面输出电源1给电路板4上的元器件做电源供给，另一方面此脉冲经过整形电路以后，接入FPGA芯片8，作为编码器旋转方向指示，FPGA芯片8根据脉冲判断转轴的旋转方向，将转轴3旋转圈数计入铁电存储芯片9中。
霍尔角度位置传感器7位于磁钢1所形成的磁路中，它可通过与芯片表面平行的磁场，感应出0-360度范围内的绝对角度位置，霍尔角度位置传感器芯片7与单片机10进行连接。霍尔角度位置传感器7位于电路板的特定位置（根据芯片选型不同，可能垂直于韦根传感器6或者平行于韦根传感器6，当霍尔角度位置传感器7输出0度的时候，韦根传感器6正好能够输出一个脉冲，作为旋转圈数增加或者减少计数之用。
当编码器接通外部电源后，第二稳压电路工作，输出电源2，单片机10开始工作，读取存储芯片9中所记录的圈数，并读取霍尔角度位置传感器芯片7的角度值，通过计算，可获取转轴3机械位置的绝对值，经过接口电路11，接受外部通讯电路的访问。
Claims (4)
1.一种基于韦根效应的旋转自供电磁电式多圈绝对值编码器，包括壳体（5），其特征在于：在壳体（5）内设有固定架（2），两块磁钢（1）固定在固定架（2）上，固定架（2）与转轴（3）连接，电路板（4）位于磁钢（1）上方。
2.根据权利要求1所述的基于韦根效应的旋转自供电磁电式多圈绝对值编码器，其特征在于：所述的两块磁钢（1）均为厚度充磁，一片磁钢（1）的N磁极向上放置，另一片磁钢（1）的S磁极向上放置。
3.根据权利要求1所述的基于韦根效应的旋转自供电磁电式多圈绝对值编码器，其特征在于：韦根传感器（6）、接口电路（11）位于电路板（4）的一面，霍尔角度位置传感器（7）、FPGA芯片（8）、铁电存储器（9）、单片机（10）位于电路板（4）的另一面。
4.根据权利要求1或4所述的基于韦根效应的旋转自供电磁电式多圈绝对值编码器，其特征在于：所述的电路板（4）中，包括与韦根传感器（6）连接的整流滤波稳压电路和整形电路，整形电路分别与FPGA芯片（8）和铁电存储器（9）连接；整流滤波稳压电路的电源输出到整形电路、FPGA芯片（8）和铁电存储器（9）；铁电存储器（9）与机（10）连接，单片机（10）分别与分别与霍尔角度位置传感器（7）和接口电路（11）连接；第二稳压电路分别与铁电存储器（9）、单片机（10）、接口电路（11）和霍尔角度位置传感器（7）连接。
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