CN101667262A - 正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法，其特征在于：包括旋转物体(1)、引发器(2)、传感器(3)、及判定记录方法。本发明采用将二只传感器正交设置在随旋转物体旋转的引发器附近，当引发器旋转掠过二只正交设置的传感器时，通过计算机对二只正交设置的传感器同时输出的具有相位差的，脉冲信号波形的上升沿、下降沿、高电平、低电平之间对应关系进行判读的技术方案，克服了现有技术存在不能同时提供旋转方向反馈信号的问题与不足，通过对二只相位正交设置的传感器同时独立输出的脉冲信号具备与引发器的“旋向”和“有效性”对应特征的判读记录，实现了对旋转体转数的计数无差错的目的。

Description

正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法

技术领域

本发明涉及一种对旋转物体转数的计数，具体是指通过对二只正交分布的传感器数据的采集，实现对旋转物体转数的无差错计数的一种正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法。

背景技术

对旋转物体旋转圈数的计数，其工程意义是用来判定由旋转而驱动的移动物体的位置，例如，旋转的丝杠驱动螺母作直线移动，通过丝杠旋转的圈数乘以丝杠的螺距，求得螺母位移的距离；对任意作正反二个方向旋转的物体，要记录其旋转的圈数，在工程上常采用“代数和”法，即顺时针正向旋转的圈数为正圈数，逆时针反向旋转的圈数为负圈数，正、负圈数相加的“代数和”即为实际旋转的圈数；因此在记录旋转物体旋转圈数的同时，必须准确地判定其旋转的方向是“正”还是“负”。

现有技术采用霍尔传感器计数方法或者光电传感器计数方法来记录旋转物体旋转的圈数。霍尔传感器计数方法为，在旋转物体上固定一个永磁磁环或磁块，在旋转物体之外，靠近磁环或磁块处安装一只霍尔传感器，当永磁磁环或磁块随旋转物体旋转掠过霍尔传感器时，磁环或磁块的磁场会触发霍尔传感器输出脉冲信号，计算机记录并计算脉冲信号而获得旋转物体旋转的圈数，对于旋转方向是由指令给定方向决定，无旋转方向的反馈信号输出；光电传感器计数方法为，在旋转物体上固定一个遮光板，遮光板随旋转物体旋转，通过阻断光电传感器的光路，使电传感器输出脉冲信号，而获得旋转物体旋转的圈数，同样，旋转方向是由指令给定方向决定，无旋转方向的反馈信号输出。

上述，现有技术由单只传感器记录计数的方式，仅适合于指令给定方向，无需旋向反馈的开环控制系统，不适合必须有旋向反馈的闭环控制系统；例如，当系统受阻出现旋转抖动时，特别是当抖动发生在磁体磁场的N极S极交换处时，抖动的磁场，使霍尔传感器感生出众多的输出脉冲信号，计算机不能识别这些脉冲信号的“旋向”和“有效性”，照旧依据指令给定的方向作出正圈数或负圈数的迭加累积记录，其“代数和”的计算结果必然是错误的，导致计数值与实际旋转圈数严重不符，在应用工程上意味着计数与由旋转驱动的移动物体实际的位置出现偏差，该偏差对于旋转圈数与位置坐标有严格对应要求的场合是不允许的。同样，单组光电传感器也存在类似情况，当遮光板边缘在光传感器附近时一旦发生旋转抖动，也会因为遮光板一会儿遮住光线一会儿透过光线而发出很多的输出脉冲信号，导致多计数、误计数的差错；故现有的计数方式不能应用在对旋转圈数与位置坐标有严格对应要求的且又易受阻发生旋转抖动的系统，或者必须提供旋向反馈的闭环控制系统中；因此，现有技术存在不能同时提供旋转方向反馈信号的问题与不足。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用将二只传感器正交设置在随旋转物体旋转的引发器附近，当引发器旋转掠过二只正交设置的传感器时，通过计算机对二只正交设置的传感器同时输出的，具有相位差的脉冲信号波形的上升沿、下降沿、高电平、低电平之间对应关系进行判读，判定记录每一个脉冲信号所对应的“旋向”和“有效性”特征的技术方案，提供一种正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法，旨在通过对二只相位正交设置的传感器同时独立输出的脉冲信号具备与引发器的“旋向”和“有效性”对应特征的判读，实现对旋转体转数的计数达到无差错的目的。

参阅图1、图4～图7，本发明的目的是这样实现的：正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法，包括旋转物体1、引发器2、传感器3、及判定记录方法；所述的旋转物体1为可作正向、反向旋转的圆柱形的机器转轴；所述的引发器2为可凭借自身固有的物理性征作用，引发配套的传感器3触发输出脉冲信号的物体，可选用半边环为N极，半边环为S极的薄圆柱环形的磁环永磁体或者半边透光，半边不透光的薄圆柱环形的遮光板；所述的传感器3为可受配套的引发器2引发，触发输出脉冲信号的器件，可选用霍尔传感器或者光电传感器；所述的相互位置及连接关系为，旋转物体1上同轴心固定设有的薄圆柱环形的引发器2，引发器2应随旋转物体1同步旋转；在引发器2径向平面上的圆周附近，在固定的物体上固定设有互夹90°圆心角，即正交设置的二只传感器3，传感器3各自的感应面非接触贴近引发器2，传感器3固定不旋转；所述的配套为磁环永磁体与霍尔传感器配套，遮光板与光电传感器配套；所述的判定记录方法为，面对旋转物体1的输出端，设，位于旋转物体1引发器2上方的传感器3为上方传感器H₂，位于旋转物体1引发器2右边的传感器3为右边传感器H₁，旋转物体1旋转时，引发器2随旋转物体1同步旋转：

当旋转物体1作逆时针反向旋转时：

H₁输出的脉冲方波4波形的上升沿5对应H₂输出的脉冲方波4波形的高电平7，H₁输出的脉冲方波4波形的下降沿6对应H₂输出的脉冲方波4波形的低电平8，H₂输出脉冲方波4波形的上升沿5对应H₁输出脉冲方波4波形的低电平8，H₂输出脉冲方波4波形的下降沿6对应H₁输出脉冲方波4波形的高电平7，计算机对上述的每个波形的边沿作一次减法计数，即，将这种对应关系的脉冲方波4，判定为逆时针反向旋转，旋转的圈数记录为负圈数作“代数和”运算；

当旋转物体1作顺时针正向旋转时：

H₁输出的脉冲方波4波形的下降沿6对应H₂输出的脉冲方波4波形的高电平7，H₁输出的脉冲方波4波形的上升沿5对应H₂输出的脉冲方波4波形的低电平8，H₂输出脉冲方波4波形的上升沿5对应H₁输出脉冲方波4波形的高电平7，H₂输出脉冲方波4波形的下降沿6对应H₁输出脉冲方波4波形的低电平8，计算机对上述的每个波形的边沿作一次加法计数，即，将这种对应关系的脉冲方波4，判定为顺时针正向旋转，旋转的圈数记录为正圈数作“代数和”运算；

当旋转物体1停转时：

H₁、H₂维持原电平无边沿输出，计算机不计数，即，将这种对应关系的电平判定为“停止”信号，不作记录；

当旋转物体1在旋转中遇阻碍或遇大幅度震动产生转向抖动时：

H₁、H₂输出无数脉冲方波4，计算机仍然会对每个方波的边沿进行一次判定计数，但加减相抵，结果为无计数，即所判定记录的正圈数与负圈数的数量相同，其“代数和”为零。

上述，本发明采用将二只传感器正交设置在随旋转物体旋转的引发器附近，当引发器旋转掠过二只正交设置的传感器时，通过计算机对二只正交设置的传感器同时输出的，具有相位差的，脉冲信号波形的上升沿、下降沿、高电平、低电平之间对应关系进行判读，判定记录每一个脉冲信号所对应的“旋向”和“有效性”特征的技术方案，克服了现有技术存在不能同时提供旋转方向反馈信号的问题与不足，所提供得一种正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法，通过对二只相位正交设置的传感器同时独立输出的脉冲信号具备与引发器的“旋向”和“有效性”对应特征的判读，实现对旋转体转数的计数达到了无差错的目的。

附图说明

图1是本发明的正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法的旋转物体、引发器、传感器的相互位置关系的轴测示意图；

图2是本发明的实施例一的旋转物体、引发器、传感器的相互位置关系的轴测示意图；

图3是本发明的实施例二的旋转物体、引发器、传感器的相互位置关系的轴测示意图；

图4是本发明的正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法中判定记录方法所对应的旋转物体作逆时针反向旋转时的波形坐标图；

图5是本发明的正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法中判定记录方法所对应的旋转物体作顺时针正向旋转时的波形坐标图；

图6是本发明的正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法中判定记录方法所对应的旋转物体停转时一种波形状态的坐标图；

图7是本发明的正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法中判定记录方法所对应的旋转物体停转时另一种波形状态的坐标图。

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的任何限制。

图中：旋转物体1、引发器2、传感器3、脉冲方波4、上升沿5、下降沿6、高电平7、低电平8、上方传感器H₂、右边传感器H₁。

具体实施方式

实施例一、参阅图1、图2、图4～图7；

一种霍尔方式，正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法；

传感器3型式：霍尔传感器；

引发器2型式：半边环为N极，半边环为S极的薄圆柱环形的磁环永磁体；

判定记录方法：

面对旋转物体1的输出端，设，位于旋转物体1引发器2上方的传感器3为上方传感器H₂，位于旋转物体1引发器2右边的传感器3为右边传感器H₁，旋转物体1旋转时，引发器2随旋转物体1同步旋转：

A、计算机对下述对应关系的脉冲方波4的每个波形的边沿作一次减法计数，即判定为逆时针反向旋转，旋转的圈数记录为负圈数作“代数和”运算：

H₁输出的脉冲方波4波形的上升沿5对应H₂输出的脉冲方波4波形的高电平7，H₁输出的脉冲方波4波形的下降沿6对应H₂输出的脉冲方波4波形的低电平8，H₂输出脉冲方波4波形的上升沿5对应H₁输出脉冲方波4波形的低电平8，H₂输出脉冲方波4波形的下降沿6对应H₁输出脉冲方波4波形的高电平7；

B、计算机对下述对应关系的脉冲方波4的每个波形的边沿作一次加法计数，即判定为顺时针正向旋转，旋转的圈数记录为正圈数作“代数和”运算：

H₁输出的脉冲方波4波形的下降沿6对应H₂输出的脉冲方波4波形的高电平7，H₁输出的脉冲方波4波形的上升沿5对应H₂输出的脉冲方波4波形的低电平8，H₂输出脉冲方波4波形的上升沿5对应H₁输出脉冲方波4波形的高电平7，H₂输出脉冲方波4波形的下降沿6对应H₁输出脉冲方波4波形的低电平8；

C、计算机对下述对应关系的电平波形作不计数处理，即判定为“停止”信号，不作记录：

H₁、H₂维持原电平，无边沿输出。

实施例二、参阅图1、图3、图4～图7；

一种光电方式，正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法；

传感器3型式：光电传感器；

引发器2型式：半边透光，半边不透光的薄圆柱环形的遮光板；

判定记录方法：

同实施例一。

Claims (1)

1、正交分布双传感器的旋转体转数无差错计数方法，其特征在于：包括旋转物体(1)、引发器(2)、传感器(3)、及判定记录方法；所述的旋转物体(1)为可作正向、反向旋转的圆柱形的机器转轴；所述的引发器(2)为可凭借自身固有的物理性征作用，引发配套的传感器(3)触发输出脉冲信号的物体，可选用半边环为N极，半边环为S极的薄圆柱环形的磁环永磁体或者半边透光，半边不透光的薄圆柱环形的遮光板；所述的传感器(3)为可受配套的引发器(2)引发，触发输出脉冲信号的器件，可选用霍尔传感器或者光电传感器；所述的配套为磁环永磁体与霍尔传感器配套，遮光板与光电传感器配套；所述的相互位置及连接关系为，旋转物体(1)上同轴心固定设有的薄圆柱环形的引发器(2)，引发器(2)应随旋转物体(1)同步旋转；在引发器(2)径向平面上的圆周附近，在固定的物体上固定设有互夹90°圆心角，即正交设置的二只传感器(3)，传感器(3)各自的感应面非接触贴近引发器(2)，传感器(3)固定不旋转；

所述的判定记录方法为，面对旋转物体(1)的输出端，设，位于旋转物体(1)引发器(2)上方的传感器(3)为上方传感器H₂，位于旋转物体(1)引发器(2)右边的传感器(3)为右边传感器H₁，旋转物体(1)旋转时，引发器(2)随旋转物体(1)同步旋转：

当旋转物体(1)作逆时针反向旋转时：

H₁输出的脉冲方波(4)波形的上升沿(5)对应H₂输出的脉冲方波(4)波形的高电平(7)，H₁输出的脉冲方波(4)波形的下降沿(6)对应H₂输出的脉冲方波(4)波形的低电平(8)，H₂输出脉冲方波(4)波形的上升沿(5)对应H₁输出脉冲方波(4)波形的低电平(8)，H₂输出脉冲方波(4)波形的下降沿(6)对应H₁输出脉冲方波(4)波形的高电平(7)，计算机对上述的每个波形的边沿作一次减法计数，即，将这种对应关系的脉冲方波(4)，判定为逆时针反向旋转，旋转的圈数记录为负圈数作“代数和”运算；

当旋转物体(1)作顺时针正向旋转时：

H₁输出的脉冲方波(4)波形的下降沿(6)对应H₂输出的脉冲方波(4)波形的高电平(7)，H₁输出的脉冲方波(4)波形的上升沿(5)对应H₂输出的脉冲方波(4)波形的低电平(8)，H₂输出脉冲方波(4)波形的上升沿(5)对应H1输出脉冲方波(4)波形的高电平(7)，H₂输出脉冲方波(4)波形的下降沿(6)对应H₁输出脉冲方波(4)波形的低电平(8)，计算机对上述的每个波形的边沿作一次加法计数，即，将这种对应关系的脉冲方波(4)，判定为顺时针正向旋转，旋转的圈数记录为正圈数作“代数和”运算；

当旋转物体(1)停转时：

H₁、H₂维持原电平无边沿输出，计算机不计数，即，将这种对应关系的电平判定为“停止”信号，不作记录；

当旋转物体(1)在旋转中遇阻碍或遇大幅度震动产生转向抖动时：

H₁、H₂输出无数脉冲方波(4)，计算机仍然会对每个方波的边沿进行一次判定计数，但加减相抵，结果为无计数，即所判定记录的正圈数与负圈数的数量相同，其“代数和”为零。

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