CN109737994A - Modbus-rtu的多圈式绝对值编码器及测量方法 - Google Patents

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丁戍卫
郑陈
张行雯
郑豪
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Shanghai Automation Instrumentation Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种MODBUS‑RTU的多圈式绝对值编码器，其中，包括：一壳体，所述壳体内安装有控制运算芯片、磁旋转编码器，所述控制运算芯片与所述磁旋转编码器连接，所述壳体具有及通孔，一转轴可转动的穿过所述通孔，还包括多个齿轮，所述齿轮包括一主动齿轮与多个从动齿轮，每一所述齿轮均匹配一所述磁旋转编码器；所述主动齿轮安装在所述转轴的端部。由于采用了上述技术方案，本发明解决了现有技术中缺少行程可以超过360度的编码器的问题，本发明采用多个磁旋转编码器结合多个齿轮的结构，使得本发明量程大实现了多圈测量，保证位置n圈不重复。

Description

MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器及测量方法
技术领域
本发明涉及一种编码器，尤其涉及一种MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器及测量方法。
背景技术
阀位是控制阀门时的一项重要数据，牵涉到阀门控制的各个方面。因此，对阀位的测定十分重要。
阀位信号来自于编码器，其原理是在阀门的转动轴上连接一个齿轮，在齿轮轴心安装一个圆柱形磁铁，在磁铁正下方放置磁旋转编码器。在开启和闭合阀门时，传动轴带动磁铁旋转，绝对值编码器将角行程记录下来。理论上，上位机通过读取磁旋转编码器，就可以得到阀位值。但是对于角行程超过360度的角度将无法测量，因为当转动360度时，又回到了原点。
因此，现有技术中缺少一种行程可以超过360度的编码器。
发明内容
本发明公开了一种MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器及测量方法，用以解决现有技术中缺少行程可以超过360度的编码器。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器，其中，包括：一壳体，所述壳体内安装有控制运算芯片、磁旋转编码器，所述控制运算芯片与所述磁旋转编码器连接，所述壳体具有及通孔，一转轴可转动的穿过所述通孔，还包括多个齿轮，所述齿轮包括一主动齿轮与多个从动齿轮，每一所述齿轮均匹配一所述磁旋转编码器；所述主动齿轮安装在所述转轴的端部。
如上所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器，其中，所述控制运算芯片具有通信串口，所述磁旋转编码器通过所述通信串口与所述控制运算芯片通信。
如上所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器，其中，所述从动齿轮有三个，所述主动齿轮与所述从动齿轮的齿数均不同，每一所述从动齿轮的齿数均与另外两个从动齿轮的齿数不同。
如上所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器，其中，所述转轴的另一端部安装有一采样齿轮。
如上所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器，其中，所述齿轮下方均安装有磁钢。
一种MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器测量方法，其中，多个磁旋转编码器分别获取主动齿轮、从动齿轮的转数及转角，多个磁旋转编码器将获取的数据传输至控制运算芯片，控制运算芯片通过孙子定律算法分析获取转动齿数和角行程。
如上所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器测量方法，其中，通过控制运算芯片设置主动齿轮的任一位置为零位。
如上所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器测量方法，其中，控制运算芯片获取读取命令后从磁旋转编码器获取数据。
如上所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器测量方法，其中，通过CRC校验获取磁旋转编码器是否有掉帧，如果出现三次则进行报警。
如上所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器测量方法，其中，磁旋转编码器对数据进行断电保持，在得电后，之前的数据不会消失。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明解决了现有技术中缺少行程可以超过360度的编码器的问题，本发明采用多个磁旋转编码器结合多个齿轮的结构，使得本发明量程大实现了多圈测量，保证位置n圈不重复。
附图说明
图1是本发明MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器的内部结构示意图；
图2是本发明MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器测量方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：
图1是本发明MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器的内部结构示意图，请参见图1，一种MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器，其中，包括：一壳体1，壳体1内安装有控制运算芯片、磁旋转编码器，控制运算芯片与磁旋转编码器连接，壳体1具有及通孔，一转轴可转动的穿过通孔，还包括多个齿轮，齿轮包括一主动齿轮3与多个从动齿轮4，每一齿轮均匹配一磁旋转编码器；主动齿轮3安装在转轴的端部。控制运算芯片、磁旋转编码器均安装在一电路板2上。本发明基于Modbus的通信方式，通信稳定可靠。
具体的，负责测量的主控制芯片，必须支持串口通信，可用于读取磁旋转编码器的Angular Position Data，然后根据磁旋转编码器的分辨率和齿数，即可计算出当前齿轮转动的角度和齿数。
本发明使用可编程磁旋转编码器，装配完成后，机械和电气零位可以通过软件进行匹配。整圈内的任何位置均可以设定为永久的新零位。零位编程是一种能够简化系统装配的OTP选项，磁铁无需手工调节至机械零位。
进一步的，控制运算芯片具有通信串口，磁旋转编码器通过通信串口与控制运算芯片通信。
进一步的，从动齿轮4有三个，主动齿轮3与从动齿轮4的齿数均不同，每一从动齿轮4的齿数均与另外两个从动齿轮4的齿数不同。
进一步的，转轴的另一端部安装有一采样齿轮。
进一步的，齿轮下方均安装有磁钢。
图2是本发明MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器测量方法的流程图，请参见图2，本发明还公开了一种MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器测量方法，其中，多个磁旋转编码器分别获取主动齿轮3、从动齿轮4的转数及转角，多个磁旋转编码器将获取的数据传输至控制运算芯片，控制运算芯片通过孙子定律算法分析获取转动齿数和角行程。
进一步的，通过控制运算芯片设置主动齿轮3的任一位置为零位。
进一步的，控制运算芯片获取读取命令后从磁旋转编码器获取数据。
进一步的，通过CRC校验获取磁旋转编码器是否有掉帧，如果出现三次则进行报警。
进一步的，磁旋转编码器对数据进行断电保持，在得电后，之前的数据不会消失。
具体的，孙子定律算法分析：孙子定理是中国古代求解一次同余式组的方法。是数论中一个重要定理。又称中国余数定理。一元线性同余方程组问题最早可见于中国南北朝时期(公元5世纪)的数学著作《孙子算经》卷下第二十六题，叫做“物不知数”问题，原文如下：
有物不知其数，三三数之剩二，五五数之剩三，七七数之剩二。问物几何？即，一个整数除以三余二，除以五余三，除以七余二，求这个整数。《孙子算经》中首次提到了同余方程组问题，以及以上具体问题的解法，因此在中文数学文献中也会将中国剩余定理称为孙子定理。
用现代数学的语言来说明的话，中国剩余定理给出了以下的一元线性同余方程组：
中国剩余定理说明：
假设整数m1,m2,...,mn两两互质，余数为：a1,a2,...,an，则方程组有解，并且通解可以用如下方式构造得到：设
是整数m1,m2,...,mn的乘积，
是除了mi以外的n-1个整数的乘积。
设为Mi模mi的数论倒数(ti为Mi模mi意义下的逆元)
方程组(S)的通解形式为
在模M的意义下，方程组(S)只有一个解：
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动或者通过软件编程就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器，其特征在于，包括：一壳体，所述壳体内安装有控制运算芯片、磁旋转编码器，所述控制运算芯片与所述磁旋转编码器连接，所述壳体具有及通孔，一转轴可转动的穿过所述通孔，还包括多个齿轮，所述齿轮包括一主动齿轮与多个从动齿轮，每一所述齿轮均匹配一所述磁旋转编码器；所述主动齿轮安装在所述转轴的端部。
2.根据权利要求1所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器，其特征在于，所述控制运算芯片具有通信串口，所述磁旋转编码器通过所述通信串口与所述控制运算芯片通信。
3.根据权利要求1所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器，其特征在于，所述从动齿轮有三个，所述主动齿轮与所述从动齿轮的齿数均不同，每一所述从动齿轮的齿数均与另外两个从动齿轮的齿数不同。
4.根据权利要求1所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器，其特征在于，所述转轴的另一端部安装有一采样齿轮。
5.根据权利要求1所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器，其特征在于，所述齿轮下方均安装有磁钢。
6.一种MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器测量方法，其特征在于，多个磁旋转编码器分别获取主动齿轮、从动齿轮的转数及转角，多个磁旋转编码器将获取的数据传输至控制运算芯片，控制运算芯片通过孙子定律算法分析获取转动齿数和角行程。
7.根据权利要求6所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器测量方法，其特征在于，通过控制运算芯片设置主动齿轮的任一位置为零位。
8.根据权利要求6所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器测量方法，其特征在于，控制运算芯片获取读取命令后从磁旋转编码器获取数据。
9.根据权利要求6所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器测量方法，其特征在于，通过CRC校验获取磁旋转编码器是否有掉帧，如果出现三次则进行报警。
10.根据权利要求6所述的MODBUS-RTU的多圈式绝对值编码器测量方法，其特征在于，磁旋转编码器对数据进行断电保持，在得电后，之前的数据不会消失。
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