CN100567906C - 数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘 - Google Patents
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Abstract
一种数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘，包括盘体，盘体上设外码道A、中码道B及内码道Z，外码道A和中码道B的圆周上均开有弧度角相等的栅孔，外码道A相邻的两个栅孔与中码道B相邻的两个栅孔组成一个基本单元，盘体上均匀密布若干基本单元，每个基本单元中，外码道A中两个栅孔中的一个与中码道B中两个栅孔中的一个在同一扇区上，该同一扇区上的两个不同码道的栅孔与另外两个栅孔三者间，中间的栅孔与其两侧的栅孔角间隙相等。本发明码盘的外码道A的栅孔和中码道B的栅孔都会产生计数脉冲，两路计数脉冲逻辑或以后用于记录码盘的转动角度，其码道结构有利于提高码盘的分辨率，在加工精度相同的情况下，比现有技术的分辨率可以提高一倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及角位置测量传感技术领域，尤其是一种数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘。
背景技术
光电编码器是一种集光、机、电于一体的数字测角装置，光电编码器由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件、电子处理电路等部分组成，按形成码盘的编码方式分类，有增量式和绝对式两种。光电编码器的码盘是一个用金属或其它材料做成的圆形薄片，上面布有若干圈码道，每条码道上按一定的规律刻有许多栅孔。现有的增量式光电编码器的码盘结构如图8，其码盘有三条码道：外圈是码道A，中圈是码道B，内圈是码道Z，图8中码道A、码道B都只画了8个栅孔，实际的产品按照分辨率的要求，可以有成百上千，甚至上万个栅孔，码道Z只有一个栅孔。这种增量式光电编码器，其码盘采用的编码方式的特点是：用鉴相的方法判别码盘转动的方向，用脉冲计数的方法纪录码盘转动的角位置。为了叙述方便，我们从图8中取出一个扇形区进行展开，得到图9的码道展开图，图9中的A1、A2、A3是码道A上的栅孔，B1、B2、B3是码道B上的栅孔，L表示节距。从图9中可以看出，弧度角相等的码道A上的栅孔和码道B上的栅孔，互相错开了一个位置，即相位差了四分之一个节距。由于这个相位差，码盘正转时，A相信号比B相信号超前四分之一个节距；反转时，B相信号比A相信号超前四分之一个节距。利用码道的这个特征，通过电子电路进行鉴相，确定计数电路对光电脉冲是进行加计数，还是进行减计数，从而完成相对角位移的测量，码道Z只有一个栅孔，用来确定码盘的零位。由于光电编码器的发展方向是小型化、智能化、集成化，性能方面的发展趋势是高分辨率、高精度、高频响。而现有的这种增量式光电编码器，其码道的排列方式，制约了光电编码器的发展，很难提高其分辨率和精度。
发明内容
本发明的目的就是提供一种分辨率高、精度高的数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘。
本发明的数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘，包括盘体，盘体上设外码道A、中码道B及内码道Z，内码道Z只有一个栅孔，外码道A和中码道B的圆周上均开有弧度角相等的栅孔，外码道A相邻的两个栅孔与中码道B相邻的两个栅孔组成一个基本单元，其特点是盘体上均匀密布若干基本单元，也即每个基本单元中的栅孔排列方式相同，每个基本单元中，外码道A中两个栅孔中的一个与中码道B中两个栅孔中的一个在同一扇区上，该同一扇区上的两个不同码道的栅孔与另外两个栅孔三者间，中间的栅孔与其两侧的栅孔角间隙相等。
本发明的数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘的工作原理：为了清晰起见，码盘上码道栅孔的排列方式，用码道展开图2表示，图中省略了内码道Z，图2中外码道A和中码道B各画出了两个基本单元，分别是外码道A上的A1、A2、A3、A4和中码道B上的B1、B2、B3、B4，外码道A上的栅孔和中码道B上的栅孔，有下面三种搭配状态：状态①外码道A上有栅孔A2或A4，中码道B上没有栅孔，；状态②外码道A上有栅孔A1或A3，中码道B上有栅孔B2或B4；状态③外码道A上没有栅孔，中码道B上有栅孔B1或B3。如果我们将有栅孔的地方用数字1表示，无栅孔的地方用数字0表示，那么状态①对应的二进制数就是01B，状态②对应的二进制数就是11B，状态③对应的二进制数就是10B。码盘正向转动时，状态转换的顺序是：状态①→状态②→状态③→状态①→状态②→状态③→……，如此封闭循环；码盘反向转动时，状态转换的顺序则相反：状态①→状态③→状态②→状态①→状态③→状态②→……如此封闭循环。显然通过观察状态转移的顺序，可以判别码盘转动的方向。因为码盘上的情况只有三种，每种情况对应一个二进制数，因此可以通过二进制数的变化规律，用电子数字处理的方法，判别码盘转动的方向。
本发明的数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘的外码道A的栅孔和中码道B的栅孔都会产生计数脉冲，两路计数脉冲逻辑或以后用于记录码盘的转动角度，其码道结构有利于提高码盘的分辨率，在加工精度相同的情况下，比现有技术的分辨率可以提高一倍以上。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的码盘展开图；
图3为本发明一种实施例的码盘展开图；
图4为本发明一种实施例的码盘展开图；
图5为本发明一种实施例的码盘展开图；
图6为本发明一种实施例的码盘展开图；
图7为本发明一种实施例的码盘展开图；
图8为现有技术的码盘结构示意图；
图9为现有技术的码盘展开图。
具体实施方式
一种数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘，包括盘体，盘体上设外码道A、中码道B及内码道Z，内码道Z只有一个栅孔，外码道A和中码道B的圆周上分别开有弧度角相等的栅孔A1、A2和B1、B2，外码道A相邻的两个栅孔A1、A2与中码道B相邻的两个栅孔B1、B2组成一个基本单元，栅孔A3、A4和栅孔B3、B4组成另一相同的基本单元，其特点是盘体上均匀密布若干基本单元，每个基本单元中的栅孔排列方式相同，每个基本单元中，外码道A中两个栅孔A1、A2中的一个与中码道B中两个栅孔B1、B2中的一个在同一扇区上，该同一扇区上的两个不同码道的栅孔与另外两个栅孔三者间，中间的栅孔与其两侧的栅孔角间隙相等。
实施例1，如图2，每个基本单元中，栅孔A1与B2在同一扇区上，前后扇区分别是栅孔B1、A2。
实施例2，如图3中，每个基本单元中，A1与B1在同一扇区上，后两个扇区依次是栅孔A2、B2。
实施例3，如图4，每个基本单元中，A1与B1在同一扇区上，后两个扇区依次是栅孔B2、A2。
实施例4，如图5，每个基本单元中，A2与B2在同一扇区上，前两个扇区依次是栅孔A1、B1。
实施例5，如图6，每个基本单元中，A2与B1在同一扇区上，前后扇区分别是栅孔A1、B2。
实施例6，如图7，每个基本单元中，A2与B2在同一扇区上，前两个扇区依次是栅孔B1、A1。
Claims (1)
1、一种数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘，包括盘体，盘体上设外码道(A)、中码道(B)及内码道(Z)，内码道(Z)只有一个栅孔，外码道(A)和中码道(B)的圆周上分别开有弧度角相等的栅孔，其特征在于：外码道(A)相邻的两个栅孔(A1、A2)与中码道(B)相邻的两个栅孔(B1、B2)组成一个基本单元，盘体上均匀密布若干基本单元，每个基本单元中的栅孔排列方式相同，每个基本单元中，外码道(A)中两个栅孔(A1、A2)中的一个与中码道(B)中两个栅孔(B1、B2)中的一个在同一扇区上，该同一扇区上的两个不同码道的栅孔与另外两个栅孔三者间，中间的栅孔与其两侧的栅孔角间隙相等。
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