CN102322878B - 高精度编码器和角度传感器的制备方法 - Google Patents

高精度编码器和角度传感器的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102322878B
CN102322878B CN 201110141385 CN201110141385A CN102322878B CN 102322878 B CN102322878 B CN 102322878B CN 201110141385 CN201110141385 CN 201110141385 CN 201110141385 A CN201110141385 A CN 201110141385A CN 102322878 B CN102322878 B CN 102322878B
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
scrambler
preparation
magneto
adopt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 201110141385
Other languages
English (en)
Other versions
CN102322878A (zh
Inventor
王磊
蔡轲
岳廷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University
Original Assignee
Anhui University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University filed Critical Anhui University
Priority to CN 201110141385 priority Critical patent/CN102322878B/zh
Publication of CN102322878A publication Critical patent/CN102322878A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102322878B publication Critical patent/CN102322878B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高精度编码器和角度传感器的制备方法，在基片上镀上磁性介质薄膜材料，再对其进行半导体微加工处理形成由于测量的周期性或非周期性的磁性图案，再利用磁性传感器对磁性条纹和图案进行探测，然后配上外围电路后得到，可用来进行高精度的角度和位置测量。采用本发明方法制备的高精度编码器和角度传感器的分辨率和灵敏度高，成本低且制备工艺简单，抗干扰性强，且可以制作体积更小的磁性编码器和角度传感器等。

Description

高精度编码器和角度传感器的制备方法
技术领域
    本发明涉及高精度测量技术领域，具体涉及一种采用微加工技术和高灵敏度传感器相结合的制备高精度角度传感器和编码器的方法。
背景技术
    编码器技术和角度传感器被广泛应用于数控机床、打印机、工业自动化自动控制领域等，编码器按工作原理主要有两大类：光电式和磁电式。尽管光电式编码器占据市场近90%的份额，但由于其主要弱点，不具备在抗粉尘等污染环境中使用，所以在一些特定场合磁性编码器具有光电编码器无法替代的优点，特别适用于长距离的量测及恶劣环境。例如：油污、切削屑、震动、粉尘等的工作环境。
目前磁性编码器的制作方法主要采用先在铝股上镀上磁性介质材料，然后再将磁性介质材料磁化为周期性的具有偶数个磁极，当磁鼓旋转时，利用磁性传感器探测磁极间周期性变化的磁场，再对探测到的周期性信号进行外围的电路细分，从而输出脉冲信号，由于目前磁化技术所能达到的磁极间距一般在毫米量级，所以该制作方法的主要缺点是分辨率不高，并且制备工艺相对复杂，首先需要对磁性介质进行磁化，磁化的效果直接影响编码器的分辨率和精度，其次由于在该磁鼓技术中，磁性传感器输出地只能是模拟信号，所以抗干扰性不强。并且由于磁介质本身的磁性特性和磁化磁头技术的限制，对铝股本身的大小有着严格的限制，不利于器件的小型化，目前主流产品直径一般限制在50mm-100mm之间。
发明内容
本发明的目的是提供一种高精度编码器和角度传感器的制备方法，采用半导体光刻工艺在具有磁性介质的基片表面刻出不连续的具有一定间距磁性线条或条纹，这样在条纹和间距之间会产生强弱交替周期性变化的磁场，再利用磁性传感器对该磁场进行探测并输出数字脉冲信号，这样条纹数就直接对应编码器的分辨率和角度传感器的角变量。
本发明的技术方案如下：
一种高精度编码器和角度传感器的制备方法，其特征在于：其具体包括以下步骤：
（1）、选用圆形玻璃片作为基片，依次用丙酮、无水乙醇和去离子水并采用超声波清洗基片10~15分钟，除去基片的表面油污和物理吸附杂质；
（2）、采用电镀或涂布的方法在基片的两面镀上一层磁性薄膜介质材料；
（3）、采用半导体光刻工艺在已镀上磁性薄膜介质材料的基片的一面刻出间断的或不间断的、周期性的或非周期性的条纹或其他任意图案；
（4）、采用半导体光刻工艺在已镀上磁性薄膜介质材料的基片的另一面刻出任意的单个线条或单个的其他任意图案；
（5）、由于编码器必须有一个参考点作为初始化用-参考点，也可看作是计数的起点，因此采用二个磁敏传感器分别对基片两面进行探测，以其中基片的一面输出的信号作为编码器的参考点信号，作参考点之用，或技术的起点之用，确定编码器的初始位置，再以基片的另一面输出的信号作为编码器的输出信号，用于编码器的计数，然后对二个磁敏传感器分别配上外围电路，最终得到高精度编码器和角度传感器。
所述的高精度编码器和角度传感器的制备方法，其特征在于：所述基片的直径为50mm。
所述的高精度编码器和角度传感器的制备方法，其特征在于：所述的二个磁敏传感器为巨磁电阻（GMR）、隧道结磁电阻（TMR）、各向异性磁电阻（AMR）或霍尔磁电阻。
本发明的有益效果：
（1）、本发明可以有效地提高编码器的分辨率，由于光刻技术可以达到亚微米到纳米量级，所以可以再同样尺寸的磁鼓上刻出更多的磁极，对应的分辨率会大大提高。以目前主流直径为50mm的编码器为例，目前光电和磁性编码器该型号的主流产品分辨率为1024左右，而采用本发明其分辨率可达7850(以10微米线条宽度和间隔计算)。
（2）、数字化的信号输出提高了器件的抗干扰性和稳定性。
（3）、不需要对磁股磁化，相对简单的利于批量化的微加工，可以大大降低成本。
附图说明
图1为采用本发明方法制备的编码器的磁鼓示意图，其中图（a）、（b）分别为刻有不同形状的磁性线条的磁鼓示意图。
图2为编码器介质磁化的磁极图。
具体实施方式
参见图1、2，一种高精度编码器和角度传感器的制备方法，其特征在于：其具体包括以下步骤：
（1）、选用直径为50mm的圆形玻璃片作为基片，依次用丙酮、无水乙醇和去离子水并采用超声波清洗基片10~15分钟，除去基片的表面油污和物理吸附杂质；
（2）、采用电镀或涂布的方法在基片的两面镀上一层磁性薄膜介质材料；其主要是在基片的两面镀上一层化学镀Co-P磁性薄膜，具体操作方法如下：将主盐硫酸钴(CoSO4·7H2O)20g/L、还原剂次亚磷酸钠(NaH2PO2·H2O)18g/L、络合剂柠檬酸钠100g/L、硫酸铵90g/L分别溶于去离子水中，混合得到镀液，再用氨水调节镀液的PH值至7.0，在温度为70℃时将基片浸入镀液中进行施镀；
（3）、采用半导体光刻工艺在已镀上磁性薄膜介质材料的基片的一面刻出间断的或不间断的、周期性的或非周期性的条纹或其他任意图案；其具体步骤为：甩胶、前烘、曝光、刻蚀、去胶。
（4）、采用半导体光刻工艺在已镀上磁性薄膜介质材料的基片的另一面刻出任意的单个线条或单个的其他任意图案；
（5）、由于编码器必须有一个参考点作为初始化用，也可看作是计数的起点，因此采用二个磁敏传感器分别对基片两面进行探测，以其中基片的一面输出的信号作为编码器的参考点信号，作参考点之用，或技术的起点之用，确定编码器的初始位置，用于参考点的基片一面的磁性标记可以只用一条线即可，再以基片的另一面输出的信号作为编码器的输出信号，用于编码器的计数，然后对二个磁敏传感器分别配上外围电路，最终得到高精度编码器和角度传感器。
二个磁敏传感器为巨磁电阻（GMR）、隧道结磁电阻（TMR）、各向异性磁电阻（AMR）或霍尔磁电阻。

Claims (3)

1.一种高精度编码器和角度传感器的制备方法，其特征在于：其具体包括以下步骤：
（1）、选用圆形玻璃片作为基片，依次用丙酮、无水乙醇和去离子水并采用超声波清洗基片10~15分钟，除去基片的表面油污和物理吸附杂质；
（2）、采用电镀或涂布的方法在基片的两面镀上一层磁性薄膜介质材料；
（3）、采用半导体光刻工艺在已镀上磁性薄膜介质材料的基片的一面刻出间断的或不间断的、周期性的或非周期性的条纹或其他任意图案；
（4）、采用半导体光刻工艺在已镀上磁性薄膜介质材料的基片的另一面刻出任意的单个线条或单个的其他任意图案；
（5）、由于编码器必须有一个参考点作为初始化用，也可看作是计数的起点，即参考点，因此采用二个磁敏传感器分别对基片两面进行探测，以其中基片的一面输出的信号作为编码器的参考点信号，作参考点之用，或技术的起点之用，确定编码器的初始位置，再以基片的另一面输出的信号作为编码器的输出信号，用于编码器的计数，然后对二个磁敏传感器分别配上外围电路，最终得到高精度编码器和角度传感器。
2.根据权利要求1所述的高精度编码器和角度传感器的制备方法，其特征在于：所述基片的直径为50mm。
3.根据权利要求1所述的高精度编码器和角度传感器的制备方法，其特征在于：所述的二个磁敏传感器为巨磁电阻（GMR）、隧道结磁电阻（TMR）、各向异性磁电阻（AMR）或霍尔磁电阻。
CN 201110141385 2011-05-28 2011-05-28 高精度编码器和角度传感器的制备方法 Expired - Fee Related CN102322878B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110141385 CN102322878B (zh) 2011-05-28 2011-05-28 高精度编码器和角度传感器的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110141385 CN102322878B (zh) 2011-05-28 2011-05-28 高精度编码器和角度传感器的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102322878A CN102322878A (zh) 2012-01-18
CN102322878B true CN102322878B (zh) 2013-07-17

Family

ID=45450672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110141385 Expired - Fee Related CN102322878B (zh) 2011-05-28 2011-05-28 高精度编码器和角度传感器的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102322878B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102538838A (zh) * 2012-02-17 2012-07-04 三一重工股份有限公司 一种多圈旋转编码器
CN106052723B (zh) * 2016-06-01 2019-12-27 江苏森尼克电子科技有限公司 一种磁编码器
CN211346681U (zh) * 2020-02-17 2020-08-25 江苏多维科技有限公司 一种直线位移绝对位置编码器
CN112304344A (zh) * 2020-09-24 2021-02-02 东北电力大学 一种用磁控溅射法制作磁编码器用微型磁栅及其制作方法
CN112577531B (zh) * 2020-11-05 2022-01-21 北京麦格纳材科技有限公司 一种磁传感器芯片抗电磁干扰结构及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1131847A (zh) * 1994-12-22 1996-09-25 株式会社拓普康 增量编码器
CN2335151Y (zh) * 1998-06-09 1999-08-25 赵宏武 具有高灵敏探头的高分辨磁性旋转编码器
CN1409110A (zh) * 2001-02-23 2003-04-09 清华大学 微加工制作的二维光学编码器及应用
CN1545740A (zh) * 2002-04-19 2004-11-10 ɵ��Ӳ���Ԫ����ʽ���� 磁电变换元件及其制造方法
CN1598493A (zh) * 2004-08-13 2005-03-23 北京科技大学 一种高分辨率磁编码器磁鼓的制备方法
CN101046394A (zh) * 2007-03-23 2007-10-03 北京科技大学 一种高精度磁编码器用磁鼓的制备方法
CN101419049A (zh) * 2007-10-22 2009-04-29 索尼株式会社 位置传感器和偏磁场生成装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1131847A (zh) * 1994-12-22 1996-09-25 株式会社拓普康 增量编码器
CN2335151Y (zh) * 1998-06-09 1999-08-25 赵宏武 具有高灵敏探头的高分辨磁性旋转编码器
CN1409110A (zh) * 2001-02-23 2003-04-09 清华大学 微加工制作的二维光学编码器及应用
CN1545740A (zh) * 2002-04-19 2004-11-10 ɵ��Ӳ���Ԫ����ʽ���� 磁电变换元件及其制造方法
CN1598493A (zh) * 2004-08-13 2005-03-23 北京科技大学 一种高分辨率磁编码器磁鼓的制备方法
CN101046394A (zh) * 2007-03-23 2007-10-03 北京科技大学 一种高精度磁编码器用磁鼓的制备方法
CN101419049A (zh) * 2007-10-22 2009-04-29 索尼株式会社 位置传感器和偏磁场生成装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102322878A (zh) 2012-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102322878B (zh) 高精度编码器和角度传感器的制备方法
CN106625020B (zh) 高速高精机床主轴、电主轴磁感应增量型总线式编码器
CN103527620B (zh) 可实现回转角度测量的球铰链及测量方法
CN101832789B (zh) 绝对式磁性位置编码器
CN103925933A (zh) 一种多圈绝对磁编码器
CN201748928U (zh) 隧道磁电阻效应磁性编码器
CN201387335Y (zh) 一种霍尔旋转编码器
CN206339246U (zh) 一种高精度转速和旋转绝对角度位置测量传感器
CN206578635U (zh) 高速高精机床主轴、电主轴磁感应增量型总线式编码器
CN103913183A (zh) 一种角度磁编码器和电子水表
CN101241009A (zh) 一种磁电子罗盘误差补偿方法
CN106595726B (zh) 一种基于缺齿结构的齿轮型磁性编码器
CN203203607U (zh) 一种多圈绝对磁编码器
CN106643565A (zh) 一种非接触式角度测量系统及其方法
CN102116611A (zh) 凸轮轮廓检测系统的检测方法
CN203116756U (zh) 一种角度磁编码器和电子水表
CN103915233A (zh) 一种适用于角度磁编码器的永磁体
CN102122144A (zh) 用于凸轮轮廓检测的数控系统
CN206583466U (zh) 高速高精机床主轴磁感应绝对值编码器及其量测齿轮
CN103148774A (zh) 起重机大小车用座标式相对位移检测磁尺
CN102937419B (zh) 一种基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统
CN205718823U (zh) 位移测量传感器
CN203929136U (zh) 基于磁阻传感器的计量水表
CN104132609A (zh) 一种电磁栅尺结构及其位移信息读取方法
CN104505460A (zh) 3轴各向异性磁阻的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wang Lei

Inventor after: Cai Ke

Inventor after: Yue Ting

Inventor before: Wang Lei

Inventor before: Yue Ting

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG LEI YUE TING TO: WANG LEI CAI KE YUE TING

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130717

Termination date: 20150528

EXPY Termination of patent right or utility model