CN205843685U - 用于集成型工业机械传感控制的旋转编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于集成型工业机械传感控制的旋转编码器，包括拨盘、模拟信号电路板、电容片、控制芯片电路板、转轴、磁铁、转轴安装座、第一轴承和动力装置，所述电容片和控制芯片电路板之间还设置有模拟信号电路板，模拟信号电路板与电容片之间设置有拨盘，所述拨盘的中心固定安装在转轴上，所述转轴一端穿过模拟信号电路板且该端头设置有磁铁，所述转轴另一端穿过转轴安装座并与动力装置连接。本实用新型采用先由磁铁粗定位，再通过电容片准确定位，减小了芯片的运算量同时加快了芯片的运算速度，角度测量精度高，并采用A1335型霍尔效应角传感器集成电路芯片，可以补偿径向跳动、对正误差和轴向窜动量。

Description

用于集成型工业机械传感控制的旋转编码器

技术领域

本实用新型涉及工业机械技术领域，特别是涉及一种用于集成型工业机械传感控制的旋转编码器。

背景技术

编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。旋转编码器就是将角位移、角速度转换成电信号。旋转编码器按照读出方式可以分为接触式和非接触式两种；接触式采用电刷输出，通过电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“1”还是“0”；非接触式的接受敏感元件多数为光敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“1”还是“0”。

随着物联网技术的发展和对建设现代工业的需求，将物联网与工业机械作业有机的结合起来对于提高工业机械作业的效率与产量具有重要意义。而在对工业机械的各项作业指标、环境数据、发动机数据监测时，由于工业机械作业的外部环境多变、作业时间长、作业强度大等特点。故而不但对设置在工业机械上的发动机转速传感器、传动辊转速传感器等一系列传感器的耐受性和稳定性都有很高的要求，而且还在补偿径向跳动、对正误差、被测轴加速度期间的轴向窜动量都有很高的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于集成型工业机械传感控制的旋转编码器，第一，采用非接触式的磁敏元件来感应旋转的速度，非接触式的结构相对于接触式的电刷计量结构合理，计量精度更高。第二，控制芯片电路板上的控制芯片采用A1335型霍尔效应角传感器集成电路芯片或者采用A1391、A1392、A1393和A1395型号的微功率线性霍尔效应传感器集成电路芯片，可以适用于各种类型的磁性材料并适用于各种圆柱形状的磁性材料，并可以补偿径向跳动、对正误差、被测轴加速度期间的轴向窜动量和理论误差。第三，本实用新型采用先由磁铁粗定位，再通过电容片准确定位，减小了芯片的运算量同时加快了芯片的运算速度，角度测量精度高。第四，本实用新型的电容芯片在360度区域内平均分成16～64个精定位单元，每个精定位单元的角度范围为22.5度，每个精定位单元又细分为4-16个均等的码线，当磁铁粗定位转轴的角度位于哪个精定位单元角度范围中后，通过转轴上面的拨盘上的齿所阻挡精定位单元内的码线数目的变化量来判定旋转的角度。第五，所述每个精定位单元所包含的角度范围被划分为360等份，使精定位单元的最小单位减小为0.0625度，使旋转编码器的精度范围大幅上升。第六，在模拟信号电路板上，电容芯片所采集的精定位单元内的电容采样信号会被传输到运算放大器内，将采样信号放大，并由低通滤波器滤掉高频载波，将采集到的低频正弦波和余弦波信号经过芯片得出编码器的拨盘的旋转角度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

用于集成型工业机械传感控制的旋转编码器，包括拨盘、模拟信号电路板、电容片、控制芯片电路板、转轴、磁铁、转轴安装座、第一轴承和动力装置，所述电容片、控制芯片电路板和转轴安装座之间相互平行设置，所述电容片和控制芯片电路板之间还设置有模拟信号电路板，模拟信号电路板与电容片之间设置有拨盘，所述拨盘的中心固定安装在转轴上，所述转轴一端穿过模拟信号电路板且该端头设置有磁铁，所述转轴另一端穿过转轴安装座并与动力装置连接，所述转轴与转轴安装座之间还设置有用以连接转轴和转轴安装座的第一轴承。

进一步地，所述转轴安装座上设置有至少一个固定杆，所述固定杆上设有三个固定安装槽，所述电容片、模拟信号电路板和控制芯片电路板均固定安装在固定杆的固定安装槽内。

进一步地，还包括拨盘挡圈，所述拨盘挡圈安装在拨盘得外缘，且在所述电容片和模拟信号电路板之间。

进一步地，所述电容片上设有沿电容片中心环形分布精定位单元，所述精定位单元为码线组，所述码线组的数量为16组、32组或者64组，每组码线组中包括4条码线或8条码线或16条码线。

进一步地，所述拨盘为齿形结构，所述拨盘上的齿的数量与电容片码线组的数量是相同的，所述拨盘上的相邻的齿的齿间距与码线组的宽度相同。

进一步地，所述磁铁为圆片状结构，所述磁铁的N极和S极的分界线为磁铁圆形截面上的一条直径。

进一步地，所述模拟信号电路板上设有电容片的电容量接收端，所述电容量接收端与运算放大器电连接，所述运算放大器的输出端与低通滤波器连接，所述低通滤波器的输出端连接至AD转换电路，所述AD转换电路连接至控制芯片电路板。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

第一，采用非接触式的磁敏元件来感应旋转的速度，非接触式的结构相对于接触式的电刷计量结构合理，计量精度更高。第二，控制芯片电路板上的控制芯片采用A1335型霍尔效应角传感器集成电路芯片或者采用A1391、A1392、A1393和A1395型号的微功率线性霍尔效应传感器集成电路芯片，可以适用于各种类型的磁性材料并适用于各种圆柱形状的磁性材料，并可以补偿算法的对齐错误和理论误差。第三，本实用新型采用先由磁铁粗定位，再通过电容片准确定位，减小了芯片的运算量同时加快了芯片的运算速度，角度测量精度高。第四，本实用新型的电容芯片在360度区域内平均分成16～64个精定位单元，每个精定位单元的角度范围为22.5度，每个精定位单元又细分为4-16个均等的码线，当磁铁粗定位转轴的角度位于哪个精定位单元角度范围中后，通过转轴上面的拨盘上的齿所阻挡精定位单元内的码线数目的变化量来判定旋转的角度。第五，所述每个精定位单元所包含的角度范围被划分为360等份，使精定位单元的最小单位减小为0.0625度，使旋转编码器的精度范围大幅上升。第六，在模拟信号电路板上，电容芯片所采集的精定位单元内的电容采样信号会被传输到运算放大器内，将采样信号放大，并由低通滤波器滤掉高频载波，将采集到的低频正弦波和余弦波信号经过芯片得出编码器的拨盘的旋转角度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的拨盘结构示意图。

图3是本实用新型的磁铁的结构示意图。

图4是本实用新型模拟信号电路板上的电路原理图。

图5是本实用新型控制芯片电路板上的电路原理图。

在图中：1-拨盘；101-拨盘上的齿；2-模拟信号电路板；3-电容片；4-控制芯片电路板；5-转轴；6-磁铁；7-转轴安装座；8-第一轴承；9-动力装置；10-固定杆；11-拨盘挡圈。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型的实施方式：

参见图1～图5，用于集成型工业机械传感控制的旋转编码器，包括拨盘、模拟信号电路板、电容片、控制芯片电路板、转轴、磁铁、转轴安装座、第一轴承和动力装置，所述电容片、控制芯片电路板和转轴安装座之间相互平行设置，所述电容片和控制芯片电路板之间还设置有模拟信号电路板，模拟信号电路板与电容片之间设置有拨盘，所述拨盘的中心固定安装在转轴上，所述转轴一端穿过模拟信号电路板且该端头设置有磁铁，所述转轴另一端穿过转轴安装座并与动力装置连接，所述转轴与转轴安装座之间还设置有用以连接转轴和转轴安装座的第一轴承。

进一步地，所述转轴安装座上设置有至少一个固定杆，所述固定杆上设有三个固定安装槽，所述电容片、模拟信号电路板和控制芯片电路板均固定安装在固定杆的固定安装槽内。

进一步地，还包括拨盘挡圈，所述拨盘挡圈安装在拨盘得外缘，且在所述电容片和模拟信号电路板之间。

进一步地，所述电容片上设有沿电容片中心环形分布精定位单元，所述精定位单元为码线组，所述码线组的数量为16组、32组或者64组，每组码线组中包括4条码线或8条码线或16条码线。

进一步地，所述拨盘为齿形结构，所述拨盘上的齿的数量与电容片码线组的数量是相同的，所述拨盘上的相邻的齿的齿间距与码线组的宽度相同。

进一步地，所述磁铁为圆片状结构，所述磁铁的N极和S极的分界线为磁铁圆形截面上的一条直径。

进一步地，所述模拟信号电路板上设有电容片的电容量接收端，所述电容量接收端与运算放大器电连接，所述运算放大器的输出端与低通滤波器连接，所述低通滤波器的输出端连接至AD转换电路，所述AD转换电路连接至控制芯片电路板。

Claims (7)

1.用于集成型工业机械传感控制的旋转编码器，其特征在于，包括拨盘、模拟信号电路板、电容片、控制芯片电路板、转轴、磁铁、转轴安装座、第一轴承和动力装置，所述电容片、控制芯片电路板和转轴安装座之间相互平行设置，所述电容片和控制芯片电路板之间还设置有模拟信号电路板，模拟信号电路板与电容片之间设置有拨盘，所述拨盘的中心固定安装在转轴上，所述转轴一端穿过模拟信号电路板且该端头设置有磁铁，所述转轴另一端穿过转轴安装座并与动力装置连接，所述转轴与转轴安装座之间还设置有用以连接转轴和转轴安装座的第一轴承。

2.根据权利要求1所述的用于集成型工业机械传感控制的旋转编码器，其特征在于，所述转轴安装座上设置有至少一个固定杆，所述固定杆上设有三个固定安装槽，所述电容片、模拟信号电路板和控制芯片电路板均固定安装在固定杆的固定安装槽内。

3.根据权利要求1所述的用于集成型工业机械传感控制的旋转编码器，其特征在于，还包括拨盘挡圈，所述拨盘挡圈安装在拨盘得外缘，且在所述电容片和模拟信号电路板之间。

4.根据权利要求1所述的用于集成型工业机械传感控制的旋转编码器，其特征在于，所述电容片上设有沿电容片中心环形分布精定位单元，所述精定位单元为码线组，所述码线组的数量为16组、32组或者64组，每组码线组中包括4条码线或8条码线或16条码线。

5.根据权利要求4所述的用于集成型工业机械传感控制的旋转编码器，其特征在于，所述拨盘为齿形结构，所述拨盘上的齿的数量与电容片码线组的数量是相同的，所述拨盘上的相邻的齿的齿间距与码线组的宽度相同。

6.根据权利要求1所述的用于集成型工业机械传感控制的旋转编码器，其特征在于，所述磁铁为圆片状结构，所述磁铁的N极和S极的分界线为磁铁圆形截面上的一条直径。

7.根据权利要求1至6任一项所述的用于集成型工业机械传感控制的旋转编码器，其特征在于，所述模拟信号电路板上设有电容片的电容量接收端，所述电容量接收端与运算放大器电连接，所述运算放大器的输出端与低通滤波器连接，所述低通滤波器的输出端连接至AD转换电路，所述AD转换电路连接至控制芯片电路板。