CN202119788U - 光电编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光电编码器，安装在电机的转动主轴上，其包括一传感器，所述光电编码器和电机的转动主轴同步旋转并产生旋转脉冲，然后输出一定量的脉冲信号来反映转动主轴的角位移状况。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。本实用新型的光电编码器还具有体积小，精度高，工作可靠，接口数字化等优点。对未来高精度数控伺服***的发展创造了优越条件。

Description

光电编码器

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，尤其涉及一种用于检测角速度的光电编码器。

背景技术

在数控机床、自动生产线、电梯等自动化控制***中一般都使用光电编码器来进行角速度的检测。所述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。它通常是采用圆光栅，通过光电转换，将转动件的转角位移转换成电脉冲信号，然后通过测量电脉冲信号判断转动件的角速度。

目前，比较常用的光电编码器是使用霍尔传感器制作而成的霍尔编码器，其工作原理是在一个圆周空间角度相差120°的位置安装3个霍尔传感器，霍尔传感器把电机旋转磁场中感应到的磁场变化信息转换成电流信号，再经后级放大整形后输出脉冲信号。

然而，随着机电传动、伺服控制在数字化、高精度方向的飞速发展，现有的光电编码器由于控制精度低，响应速度慢，已经无法满足对角速度检测装置的要求了。

有鉴于此，如何提供一种新的能够适应数字化、高精度化飞速发展需求的光电编码器，遂成为目前亟待解决的课题。

实用新型内容

针对上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种光电编码器，用于克服现有技术中的光电编码器控制精度低，响应速度慢等问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种光电编码器，安装在电机的转动主轴上，其中，包括：

外壳，其固定在主体座上；

信号放大板，其通过第二紧固件与主体座连接；

传感器，其与信号放大板连接；

主轴，其垂直安装在主体座的通孔中，所述主轴的上端固定设置一动光栅

码盘，所述主轴的下端通过第三紧固件连接一锁紧套，所述锁紧套与转动

主轴相连；

主体座，所述主体座的中心孔的上方与上轴承相连，所述中心孔的下方连

接下轴承，所述主体座的定位孔上固定一定光栅，所述主体座的下方通过

第一紧固件连接LED电路板，所述LED电路板上设置有红外发射管；

固定架，其设置在主体座的下方，通过第四紧固件与主体座相连，所述固定架还通过第五紧固件与电机固定。

所述的光电编码器，其中，还包括一钢片，所述钢片固定在动光栅码盘

上，所述钢片上设置一扣环，其用于与主轴扣紧。

所述的光电编码器，其中，所述扣环上与主轴连接部位设置有UV胶。

所述的光电编码器，其中，所述第二紧固件为紧固螺丝，其个数为3个。

所述的光电编码器，其中，所述传感器的精度为2500线/圆周，其响应时间为30ns。

所述的光电编码器，其中，所述传感器包括一传感芯片和一PCB板，所述传感芯片邦定在PCB板上。

所述的光电编码器，其中，所述传感芯片为一单晶片结构体，其内部设置有十二颗硅光敏二极管。

所述的光电编码器，其中，所述传感芯片的长为4.800mm，宽为 3.800mm，厚度为0.305mm。

所述的光电编码器，其中，所述PCB板为双面覆铜板，其尺寸为10.40mm X 8.90mm，厚度为2.00mm。

所述的光电编码器，其中，所述PCB板的两边各有一排半圆形渡金孔，所述PCB板通过渡金孔和信号放大板焊接在一起。

本实用新型提供的光电编码器，安装在电机的转动主轴上，其包括一传感器，所述光电编码器和电机的转动主轴同步旋转并产生旋转脉冲，然后输出一定量的脉冲信号来反映转动主轴的角位移状况。本发明的光电编码器具有体积小，精度高，工作可靠，接口数字化等优点。对未来高精度数控伺服***的发展创造了优越条件。

附图说明

图1为本实用新型实施例的光电编码器的结构分解示意图。

图2为本实用新型的光电编码器的工作原理图。

图3为本实用新型实施例的传感芯片的电气原理图。

具体实施方式

本实用新型提供一种光电编码器，安装在电机的转动主轴上。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，图1为本实用新型的光电编码器的分解图，如图所示，所述光电编码器包括：外壳100、信号放大板200、传感器300、主轴400、主体座500和固定架600。

具体来说，所述外壳100（在本实用新型实施例中，所述外壳为塑料外壳）固定在主体座500上，所述信号放大板200通过第二紧固件210（在本实用新型实施例中，所述第二紧固件为3颗用于固定信号放大板的紧固镙丝）与主体座500连接。所述传感器300与信号放大板200电性连接。所述主轴400垂直安装在主体座500的中心孔510内，所述主轴400的上端固定设置有一动光栅码盘410，所述主轴400的下端通过第三紧固件420（在本实施例中，所述第三紧固件为用于紧固主轴的紧固镙丝）连接一锁紧套430，所述锁紧套430与电机的转动主轴相连（在本实施例中，通过两颗电机轴紧固镙丝440与电机的转动主轴紧固的）。所述主体座500的中心孔510的上部与上轴承520相连，所述中心孔510的下部与下轴承530相连，所述主体座500的定位孔540的上方固定有一定光栅550，所述主体座500的下方通过第一紧固件560（在本实用新型实施例中，所述第一紧固件为两颗用于固定LED板的紧固镙丝）连接LED电路板570，所述LED电路板570上设置有红外发射管580（即红外发光二极管）。所述固定架600位于在主体座500的下方，并通过第四紧固件610（在本实用新型实施例中，所述第四紧固件为两颗用于紧固固定架的紧固镙丝）与主体座500相连，所述固定架600还通过第五紧固件620（在本实用新型实施例中，所述第五紧固件为两颗安装镙丝）与电机固定在一起。

请继续参阅图1，本实用新型的光电编码器还可以包括一钢片700，在本实施例中，所述钢片为梅花钢片（截面呈梅花型），其固定在动光栅码盘410上，钢片700的上方还设置一扣环800，与主轴扣紧。进一步地，所述扣环上与主轴触接部位可以设置有UV胶，以加固与主轴的连接。

下面介绍下本实用新型的光电编码器的安装过程，以便更清楚直观地了解本实用新型的光电编码器。请继续参阅图1，所述安装过程包括以下步骤：

1、将上轴承520从主体座500的上方压入中心孔510内，将下轴承530从中心孔510的下方压入中心孔510内；

2、将定光栅550对准主体座上的定位孔540，进一步地，可以用UV胶固定；

3、将红外发射管580安装到LED电路板570上，再用第一紧固件560将LED电路板580锁在主体座500下方的对应位置上；

4、将动光栅码盘410平放到主轴400的上端，在主轴400上套上梅花钢片700，并压平，再用扣环800将其与主轴400扣紧，并在触接部位涂上UV胶加固；

5、将主轴400从上往下垂直压入主体座500，再在下方套上锁紧套430，并第三紧固件420。

6、将固定架600用第四紧固件610锁在主体座500的下方对应位置上。

7、将传感器300焊接到信号放大板200的对应位置上，再用第二紧固件210将信号放大板200锁在主体座500上方对应的位置上；

8、将塑料外壳100从上往下扣紧在主体座上，完成装配。

本实用新型的光电编码器的工作原理如图2所示，它是由动光栅码盘和传感器（所述传感器进一步包括检测装置、放大整形电路）组成。动光栅码盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。动光栅码盘通过主轴、锁紧套等与电动机主轴连接在一起，电动机旋转时，动光栅码盘与电动机同速旋转，从红外发光二极管发射出来的红外光经过定光栅，照射到硅光敏二极管阵列元件组成的光电传感器检测装置上，检测输出若干微弱的脉冲小信号，再经后级的放大整形电路放大整形输出规则的脉冲信号，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。

进一步地，为了更好地判断旋转方向，动光栅码盘还提供了A，B两对相位相差90度的脉冲信号及一对零点定位Z信号，相位相差的角度为反映电机相对于空间的实时位置。动光栅码盘还可以提供了U，V，W三相空间位置相差120度的脉冲信号。因为本实用新型的光电编码器的基本原理与现有技术中的霍尔传感器相同，为了描述简单，在这里就不再冗述了。

下面重点介绍一下，本实用新型的光电编码器的传感器。本实用新型的光电编码器之所以控制精度高，速度快，正是因为其传感器采用了一颗高精度的传感芯片。它具有2500线/圆周的精度，响应时间（ON/OFF）为（30/30）ns。所述的传感芯片是一个单晶片的结构体，该晶片内部集成有十二颗高性能的硅光敏二极管，这十二颗硅光敏二极管按特定的结构分布规则有序排列而成。晶片的外形尺寸为4.800mm×3.800mm，厚度为0.305mm。所述的传感芯片的电气原理图如图3所示，其中第1引脚为空；第2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13引脚为内部硅光敏二极管的阳极输出端口，第14引脚为内部硅光敏二极管的公共阴极输出端口。其可以很好地将收到的光电信号转换成电流信号后传输给信号放大电路板。

另外，所述的传感芯片利用高精度设备邦定在一块PCB板上，PCB板的尺寸为10.40mm×8.90mm，厚度为2.00mm。PCB板的材料为FR-４双面覆铜板。进一步地，还可以在PCB板的左右两边各设置一排半圆形渡金孔，以便传感器通过这些渡金孔与信号放大电路板焊接在一起。

本实用新型提供的光电编码器，安装在电机的转动主轴上，其包括一传感器，所述光电编码器和电机的转动主轴同步旋转并产生旋转脉冲，然后输出一定量的脉冲信号来反映转动主轴的角位移状况。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。本发明的光电编码器还具有体积小，精度高，工作可靠，接口数字化等优点。对未来高精度数控伺服***的发展创造了优越条件。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种光电编码器，安装在电机的转动主轴上，其特征在于，包括：

主体座；

外壳，固定在主体座上；

信号放大板，通过第二紧固件与主体座连接；

传感器，与信号放大板电性连接；

主轴，安装在主体座的中心孔中，所述主轴的上端固定设置一动光栅码盘，所述主轴的下端通过第三紧固件连接一锁紧套，所述锁紧套与转动主轴相连；

上轴承，装设所述中心孔的上部；

下轴承，装设所述中心孔的下部；

定光栅，固定在所述主体座的定位孔上；

LED电路板，通过第一紧固件固定在主体座的下端，所述LED电路板上设置有红外发射管；

固定架，设置在主体座的下方，通过第四紧固件与主体座相连，所述固定架还通过第五紧固件与电机固定。

2.根据权利要求1所述的光电编码器，其特征在于，还包括一钢片，所述钢片固定在动光栅码盘上，所述钢片的上方设置一用于与主轴扣紧的扣环。

3.根据权利要求2所述的光电编码器，其特征在于，所述扣环与主轴触接部位设置有UV胶。

4.根据权利要求1所述的光电编码器，其特征在于，所述第二紧固件为紧固螺丝，其个数为3个。

5.根据权利要求1所述的光电编码器，其特征在于，所述传感器的精度为2500线/圆周，其响应时间为30ns。

6.根据权利要求1所述的光电编码器，其特征在于，所述传感器包括一传感芯片和一PCB板，所述传感芯片邦定在PCB板上。

7.根据权利要求6所述的光电编码器，其特征在于，所述传感芯片为一单晶片结构体，其内部设置有十二颗硅光敏二极管。

8.根据权利要求6所述的光电编码器，其特征在于，所述传感芯片的长为4.800mm，宽为3.800mm，厚度为0.305mm。

9.根据权利要求6所述的光电编码器，其特征在于，所述PCB板为双面覆铜板。

10.根据权利要求6所述的光电编码器，其特征在于，所述PCB板的两边分别设置有一排半圆形渡金孔，所述PCB板通过渡金孔与信号放大板电性连接。

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