CN111397641A - 一种具有电子转动盘的光电编码器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有电子转动盘的光电编码器，包括基座、光源、传动结构、转动盘以及响应电路，所述响应电路设置有第一接触结构、第二接触结构以及数据处理器，所述中心导电触区和所述边缘导电触区分别通过所述第一接触结构和第二接触结构连接于所述数据处理器，所述数据处理器接收所述转动盘上输出的信号以实现计数，所述光源设置于所述基座上，所述传动结构工作时带动所述转动盘转动，省去了光电模块的设置，而通过光敏涂接线直接固定在转动盘上，通过转动盘的转动直接输出信号，大大简化了光电编码器的体积和电路设计成本。
Description
技术领域
本发明涉及光电编码器,更具体地说，涉及一种具有电子转动盘的光电编码器。
背景技术
光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，是应用最多的传感器。一般的光电编码器主要由光栅盘和光电探测装置组成。在伺服***中，由于光电转动盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转．经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号。通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，转动盘还可提供相位相差90°的2个通道的光码输出，根据双通道光码的状态变化确定电机的转向。根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式3种。增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90°，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形转动盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，转动盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在转动盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当转动盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有N位二进制分辨率的编码器，其转动盘必须有N条码道。国内已有21位的绝对编码器产品。绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制（葛莱码）方式进行光电转换的。绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出转动盘上的编码，检测绝对位置。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点是：可以直接读出角度坐标的绝对值；没有累积误差；电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，有10位、14位等多种。混合式绝对值编码器，它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息。
而现有的光电编码器中，光电模块体积较大，且同时需要转动盘进行配合，结构较为复杂，设计成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明目的是提供一种具有电子转动盘的光电编码器，以解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种具有电子转动盘的光电编码器，包括基座、光源、传动结构、转动盘以及响应电路，所述光源设置于所述基座上，所述传动结构工作时带动所述转动盘转动，
所述转动盘上设置有中心导电触区、边缘导电触区以及若干沿所述转动盘的径向设置的光敏涂接线，所述边缘导电触区沿所述转动盘的周向呈环形设置，所述中心导电触区设置于所述转动盘的中心位置，每一所述光敏涂接线的两端分别连接中心导电处区和所述边缘导电触区，所述光敏涂接线由光敏材料制成，所述光敏涂接线在所述光源的照射下阻值减小，相邻的所述光敏涂接线之间设置有照射间隔区，当所述传动结构带动所述转动盘转动时，所述光源的光照面积小于所述照射间隔区的大小以使在所述传动结构转动时最多仅有一光敏涂接线被光源照射；
所述响应电路设置有第一接触结构、第二接触结构以及数据处理器，所述中心导电触区和所述边缘导电触区分别通过所述第一接触结构和第二接触结构连接于所述数据处理器，所述数据处理器接收所述转动盘上输出的信号以实现计数。
进一步地，所述第一接触结构通过第一接触滚珠实现与所述中心导电触区的电连接，所述第二接触结构通过第二接触滚珠实现与边缘导电触区的点连接。
进一步地，所述第一接触滚珠上设置有第一弹簧，所述第一弹簧提供将所述第一接触滚珠压紧在边缘导电触区的压紧力，所述第二接触滚珠设置有第二弹簧，所述第二弹簧提供将所述第二接触滚珠压紧在边缘导电触区的压紧力。
进一步地，以一光敏涂接线为起点沿所述转动盘的一转动方向，其他光敏涂接线在光照条件下的阻值依次增大。
进一步地，所述光敏涂接线通过硫化镉、硒、硫化铝按照8:1:2的比例制成。
进一步地，所述光敏涂接线通过焊接的方式固定在转动盘上。
进一步地，所述响应电路包括触发模块，所述触发模块用于输出触发信号以控制所述数据处理器工作。
进一步地，所述触发模块设置为光响应开关，当所述光源工作时发生光束照射所述光响应开关，所述光响应开关接收到光束时输出所述触发信号。
进一步地，所述触发模块设置为无线模块。
进一步地，所述触发模块包括转动开关，当所述传动结构转动时，所述转动开关输出所述触发信号。
本发明技术效果主要体现在以下方面：通过这样设置，省去了光电模块的设置，而通过光敏涂接线直接固定在转动盘上，通过转动盘的转动直接输出信号，大大简化了光电编码器的体积和电路设计成本。
附图说明
图1：本发明的具有电子转动盘的光电编码器的结构示意图；
图2：本发明的具有电子转动盘的光电编码器的转动盘的俯视图。
附图标记：1、基座；2、光源；3、传动结构；4、转动盘；41、中心导电触区；42、边缘导电触区；43、光敏涂接线；51、第一接触结构；511、第一滚珠；512、第一弹簧；52、第二接触结构；521、第二滚珠；522、第二弹簧；53、数据处理器；54、触发模块。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
参照图示，一种具有电子转动盘4的光电编码器，包括基座1、光源2、传动结构3、转动盘4以及响应电路，所述光源2设置于所述基座1上，所述传动结构3工作时带动所述转动盘4转动，
所述转动盘4上设置有中心导电触区41、边缘导电触区42以及若干沿所述转动盘4的径向设置的光敏涂接线43，所述边缘导电触区42沿所述转动盘4的周向呈环形设置，所述中心导电触区41设置于所述转动盘4的中心位置，每一所述光敏涂接线43的两端分别连接中心导电处区和所述边缘导电触区42，所述光敏涂接线43由光敏材料制成，所述光敏涂接线43在所述光源2的照射下阻值减小，相邻的所述光敏涂接线43之间设置有照射间隔区，当所述传动结构3带动所述转动盘4转动时，所述光源2的光照面积小于所述照射间隔区的大小以使在所述传动结构3转动时最多仅有一光敏涂接线43被光源2照射；现有技术中，光电模块是通过转动盘4设置的，而现在不需要设置光电模块进行光感，而仅仅通过在转动盘4上设置涂接线，而通过涂接线的设置，在转动过程中，光敏涂接线43会依序被照射到，而根据阻值变化，就可以根据输出的信号进行计数，这样一来，就可以起到光电编码器的效果，具体以下说明。所述光敏涂接线43通过硫化镉、硒、硫化铝按照8:1:2的比例制成。硫化镉，晶体有两种，α-式呈柠檬黄色粉末，β-式呈桔红色粉末。微溶于水，溶于酸，微溶于氨水。可用于制焰火、玻璃釉、瓷釉、发光材料、颜料。高纯度硫化镉是良好的半导体，对可见光有强烈的光电效应。硒是一种化学元素，化学符号是Se，在化学元素周期表中位于第四周期VI A族，是一种非金属。可以用作光敏材料。硫化铝(又称三硫化二铝）aluminium sulfide 化学式Al2S3，分子量150.16。纯品为白色针状晶体，通常见到的不纯物为黄灰色致密的物质。密度2.02g/cm3熔点1100℃，硫化铝在热水中完全水解生成氢氧化铝沉淀和硫化氢。通过混合材料制成熔融状态下的混合质，将混合质定型成需要的线状结构，然后通过焊接的方式固定在转动盘4上，就构成了电子码盘。
所述响应电路设置有第一接触结构51、第二接触结构52以及数据处理器53，所述中心导电触区41和所述边缘导电触区42分别通过所述第一接触结构51和第二接触结构52连接于所述数据处理器53，所述数据处理器53接收所述转动盘4上输出的信号以实现计数。首先第一接触结构51和第二接触结构52需要保证转动盘4在转动的过程中，始终可以与上述接触结构接触，原理类似于电刷。而通过这样设置，在转动盘4转动，光源2开启的过程中，光源2依次照射到光敏涂接线43上，就会出现一个个近似方波的信号，而转动盘4上每个光敏涂接线43的位置为已知量，这样一来，可以根据第一接触结构51和第二接触结构52上的波形得到转动的角度。所述光敏涂接线43通过焊接的方式固定在转动盘4上。
在一个实施例中，所述第一接触结构51通过第一接触滚珠实现与所述中心导电触区41的电连接，所述第二接触结构52通过第二接触滚珠实现与边缘导电触区42的点连接。所述第一接触滚珠上设置有第一弹簧512，所述第一弹簧512提供将所述第一接触滚珠压紧在边缘导电触区42的压紧力，所述第二接触滚珠设置有第二弹簧522，所述第二弹簧522提供将所述第二接触滚珠压紧在边缘导电触区42的压紧力。通过这样设置可以最大程度的减小磨损同时可以在磨损的后保证使用寿命。
以一光敏涂接线43为起点沿所述转动盘4的一转动方向，其他光敏涂接线43在光照条件下的阻值依次增大。通过这样设置，如果转动盘4与上述的转动方向相同，那么得到的波形就依次减小，而如果转动盘4与上述的转动方向相反，得到的波形就依次增大，这样一来，就可以进行判断方向。
所述响应电路包括触发模块54，所述触发模块54用于输出触发信号以控制所述数据处理器53工作。在一个实施例中，所述触发模块54设置为光响应开关，当所述光源2工作时发生光束照射所述光响应开关，所述光响应开关接收到光束时输出所述触发信号。在一个实施例中，所述触发模块54设置为无线模块。在一个实施例中，所述触发模块54包括转动开关，当所述传动结构3转动时，所述转动开关输出所述触发信号。由于如果在不开启光源2的情况下工作，那么会消耗电能，所以需要一个触发开关对整个光电编码器进行监控。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (3)
1.一种具有电子转动盘的光电编码器，包括基座、光源、传动结构、转动盘以及响应电路，所述光源设置于所述基座上，所述传动结构工作时带动所述转动盘转动，其特征在于：
所述转动盘上设置有中心导电触区、边缘导电触区以及若干沿所述转动盘的径向设置的光敏涂接线，所述边缘导电触区沿所述转动盘的周向呈环形设置，所述中心导电触区设置于所述转动盘的中心位置，每一所述光敏涂接线的两端分别连接中心导电处区和所述边缘导电触区，所述光敏涂接线由光敏材料制成，所述光敏涂接线在所述光源的照射下阻值减小，相邻的所述光敏涂接线之间设置有照射间隔区，当所述传动结构带动所述转动盘转动时，所述光源的光照面积小于所述照射间隔区的大小以使在所述传动结构转动时最多仅有一光敏涂接线被光源照射；
所述响应电路设置有第一接触结构、第二接触结构以及数据处理器，所述中心导电触区和所述边缘导电触区分别通过所述第一接触结构和第二接触结构连接于所述数据处理器，所述数据处理器接收所述转动盘上输出的信号以实现计数；
其中，所述第一接触结构通过第一接触滚珠实现与所述中心导电触区的电连接，所述第二接触结构通过第二接触滚珠实现与边缘导电触区的点连接；所述第一接触滚珠上设置有第一弹簧，所述第一弹簧提供将所述第一接触滚珠压紧在边缘导电触区的压紧力，所述第二接触滚珠设置有第二弹簧，所述第二弹簧提供将所述第二接触滚珠压紧在边缘导电触区的压紧力；
以一光敏涂接线为起点沿所述转动盘的一转动方向，其他光敏涂接线在光照条件下的阻值依次增大；所述光敏涂接线通过硫化镉、硒、硫化铝按照8:1:2的比例制成；所述光敏涂接线通过焊接的方式固定在转动盘；述响应电路包括触发模块，所述触发模块用于输出触发信号以控制所述数据处理器工作；所述触发模块设置为光响应开关，当所述光源工作时发生光束照射所述光响应开关，所述光响应开关接收到光束时输出所述触发信号。
2.如权利要求2所述的一种具有电子转动盘的光电编码器，其特征在于：所述触发模块设置为无线模块。
3.如权利要求2所述的一种具有电子转动盘的光电编码器，其特征在于：所述触发模块包括转动开关，当所述传动结构转动时，所述转动开关输出所述触发信号。
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