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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