CN110132327B - 一种光电编码器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光电编码器，该光电编码器具有自写功能，包括基座、光源、传动结构、码盘以及检测电路，所述光源设置于所述基座上，所述检测电路配置有光电模块，所述传动结构工作时带动所述码盘转动以使所述光源经由码盘上的间隙向所述光电模块输出光信号，所述光电模块接收光信号以生成编码信号，所述检测电路获取编码信号以实现计数，通过这样设置当感光单元出现损坏或影响时，可以通过自写的方式重新配置新的感光单元，这样一来就可以增加整个光电编码器的使用寿命。

Description

一种光电编码器
技术领域
本发明涉及光电编码器，更具体地说，涉及一种具有自写功能的光电编码器。
背景技术
光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，是应用最多的传感器。一般的光电编码器主要由光栅盘和光电探测装置组成。在伺服系统中，由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转.经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号。通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的2个通道的光码输出，根据双通道光码的状态变化确定电机的转向。根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式3种。增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90°，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有N位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。国内已有21位的绝对编码器产品。绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制(葛莱码)方式进行光电转换的。绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点是：可以直接读出角度坐标的绝对值；没有累积误差；电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，有10位、14位等多种。混合式绝对值编码器，它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息。
而目前对应光电编码器而言，光敏元件比较容易损坏，而一旦光敏元件损坏，一来需要更换整个编码器，二来难以检测判断，造成数据误差，影响工作。
发明内容
有鉴于此，本发明目的是提供一种光电编码器，以解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种光电编码器，该光电编码器具有自写功能，包括基座、光源、传动结构、码盘以及检测电路，所述光源设置于所述基座上，所述检测电路配置有光电模块，所述传动结构工作时带动所述码盘转动以使所述光源经由码盘上的间隙向所述光电模块输出光信号，所述光电模块接收光信号以生成编码信号，所述检测电路获取编码信号以实现计数。
所述光电模块具有连续设置在所述光源的照射区域内的至少10个感光单元，所述码盘中每一码线的宽度和每一间隙的宽度相等，同时任意四个连续的感光单元中，当其中两个相邻的感光单元被码线遮挡时，另外两个相邻的感光单元通过间隙裸露在光源的照射区域；
所述检测电路配置有数据处理器，所述数据处理器配置有检测模块、配置模块以及数据处理模块；
所述配置模块通过一配置策略从所述感光单元中配置计数组、比较组以及校验组，所述计数组由两个相邻的感光单元组成，所述比较组一个感光单元组成，所述校验组由两个相邻的感光单元组成，所述配置策略满足如下条件：当所述计数组的两个感光单元处于码盘的间隙下时，所述比较组的两个感光单元处于码盘的码线下，所述校验组的两个感光单元处于码盘的间隙下；
所述数据处理模块配置有计数单元、辨向单元以及校验单元，所述计数单元获取计数组输出的信号以生成计数信息，当计数组的两个感光单元同时在光照条件下被触发时所述计数单元使计数信息中的计数值增加一个单位；所述辨向单元获取计数组以及所述比较组的信号以生成方向信息，当比较组的感光单元和其中一个计数组的感光单元在光照条件下被触发时，根据被触发的计数组中感光单元的编码输出对应的方向信息；所述校验单元获取计数组以及校验组的信号以生成校验信息，当所述校验组的感光单元与所述计数组的感光单元不同时，所述校验单元将校验信息中的状态标记为异常；
所述检测模块包括编码获取单元，所述编码获取单元分别获取计数组、比较组以及校验组对应感光单元的输出信号以生成五个编码信息，并通过检测策略比对五个编码信息，当编码信息出现异常时，所述检测策略根据异常的感光单元的编号生成自写请求信息至所述配置模块；
所述配置模块接收到自写请求信息时，通过配置策略重新配置计数组、比较组以及校验组。
进一步地：所述检测电路还包括重配置按钮，所述重配置按钮用于输出自写请求信息至所述配置模块。
进一步地：所述光感元件至少设置为30个。
进一步地：所述配置策略还包括第一配置条件，所述第一配置条件包括新的计数组、比较组以及校验组中的五个光感元件与原有的五个光感元件中存在四个相同的感光单元。
进一步地：所述配置策略还包括第二配置条件，所述第二配置条件包括使所述比较组的感光单元与所述计数组的其中一个感光单元相邻。
进一步地：所述检测策略包括将所述计数组和校验组的四个感光单元中输出的编码信息与其他三个感光单元不同的感光单元作为一场的感光单元。
进一步地：所述感光单元配置为光敏二极管。
进一步地：所述感光单元配置为光敏三级管。
进一步地：所述感光单元配置为光敏电阻。
进一步地：所述光源上安装有光学滤镜。
本发明技术效果主要体现在以下方面：通过这样设置当感光单元出现损坏或影响时，可以通过自写的方式重新配置新的感光单元，这样一来就可以增加整个光电编码器的使用寿命。
附图说明
图1：本发明的光电编码器的其中一个实施例的光电逻辑图；
图2：本发明的光电编码器的其中一个实施例的检测电路架构图；
附图标记：1、光源；11、光学滤镜；2、码盘；21、间隙；22、码线；3、检测电路；31、光电模块；32、数据处理器；321、配置模块；322、检测模块；323、数据处理模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
在其中一个实施例中，参照图1所示，一种光电编码器，该光电编码器具有自写功能，包括基座、光源1、传动结构、码盘2以及检测电路3，所述光源1设置于所述基座上，所述检测电路3配置有光电模块31，所述传动结构工作时带动所述码盘2转动以使所述光源1经由码盘2上的间隙21向所述光电模块31输出光信号，所述光电模块31接收光信号以生成编码信号，所述检测电路3获取编码信号以实现计数。而一般的光电编码器实现计数功能就是通过码盘2上的光源1被码线22遮挡或通过间隔照射到对应的感光单元上，就可以实现对应的应用。
在其中一个实施例中，所述光电模块31具有连续设置在所述光源1的照射区域内的至少10个感光单元，所述码盘2中每一码线22的宽度和每一间隙21的宽度相等，同时任意四个连续的感光单元中，当其中两个相邻的感光单元被码线22遮挡时，另外两个相邻的感光单元通过间隙21裸露在光源1的照射区域；也就是说，每个感光单元的角度都是90度，所以这样一来就可以辅助判断方向，会在下文中进行说明。
在其中一个实施例中，参照图2所示，所述检测电路3配置有数据处理器32，所述数据处理器32配置有检测模块322、配置模块321以及数据处理模块323；
在其中一个实施例中，所述配置模块321通过一配置策略从所述感光单元中配置计数组、比较组以及校验组，所述计数组由两个相邻的感光单元组成，所述比较组一个感光单元组成，所述校验组由两个相邻的感光单元组成，所述配置策略满足如下条件：当所述计数组的两个感光单元处于码盘2的间隙21下时，所述比较组的两个感光单元处于码盘2的码线22下，所述校验组的两个感光单元处于码盘2的间隙21下；在一个实施例中，所述配置策略还包括第一配置条件，所述第一配置条件包括新的计数组、比较组以及校验组中的五个光感元件与原有的五个光感元件中存在四个相同的感光单元。在另一个实施例中，所述配置策略还包括第二配置条件，所述第二配置条件包括使所述比较组的感光单元与所述计数组的其中一个感光单元相邻。需要说明的是第一配置条件和第二配置条件均不是必要条件，而是优选的执行条件，配置策略作为本发明的核心要点，例如选用30个编码器，从上至下编号分别为1-30，则第一次如果选用14、15、16、18、19，其中14、15为计数组，16为比较组，18、19为校验组，而如果14出现故障，则可以选用15、16为计数组，18为比较组，19、20为校验组，这样一来还是可以起到原有的效果。如果是15出现异常，则可以将13、14作为计数组，16作为比较组，17、18作为校验组；如果是16异常，则可以将14、15作为计数组，18、19作为校验组，20作为比较组；而如果是18异常，则可以将15、16作为计数组，17作为比较组，19、20作为校验组，如果是19异常，则可以将13、14作为计数组，16作为比较组，17、18作为校验组，由上可以获知，只要知道哪个感光单元故障，则可以通过重写的方式进行重新管理较为简单便利。
在其中一个实施例中，所述数据处理模块323配置有计数单元、辨向单元以及校验单元，所述计数单元获取计数组输出的信号以生成计数信息，当计数组的两个感光单元同时在光照条件下被触发时所述计数单元使计数信息中的计数值增加一个单位；所述辨向单元获取计数组以及所述比较组的信号以生成方向信息，当比较组的感光单元和其中一个计数组的感光单元在光照条件下被触发时，根据被触发的计数组中感光单元的编码输出对应的方向信息；所述校验单元获取计数组以及校验组的信号以生成校验信息，当所述校验组的感光单元与所述计数组的感光单元不同时，所述校验单元将校验信息中的状态标记为异常；
在其中一个实施例中，所述检测模块322包括编码获取单元，所述编码获取单元分别获取计数组、比较组以及校验组对应感光单元的输出信号以生成五个编码信息，并通过检测策略比对五个编码信息，当编码信息出现异常时，所述检测策略根据异常的感光单元的编号生成自写请求信息至所述配置模块321；所述检测策略包括将所述计数组和校验组的四个感光单元中输出的编码信息与其他三个感光单元不同的感光单元作为一场的感光单元。检测策略则用于检测感光单元是否异常，例如一个感光单元长时间不被触发，则视为异常，而同时也通过通过对应的编码获得每个感光单元应该有的编码信息，从而判断异常出现的情况。
在其中一个实施例中，所述配置模块321接收到自写请求信息时，通过配置策略重新配置计数组、比较组以及校验组。
这样一来可以在更换光电模块31后通过按钮重置，较为简单便利。所述检测电路3还包括重配置按钮，所述重配置按钮用于输出自写请求信息至所述配置模块321。
在其中一个实施例中，所述感光单元配置为光敏二极管。在一个实施例中，所述感光单元配置为光敏三级管。在一个实施例中，所述感光单元配置为光敏电阻。所述光源1上安装有光学滤镜11。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种光电编码器，该光电编码器具有自写功能，包括基座、光源、传动结构、码盘以及检测电路，所述光源设置于所述基座上，所述检测电路配置有光电模块，所述传动结构工作时带动所述码盘转动以使所述光源经由码盘上的间隙向所述光电模块输出光信号，所述光电模块接收光信号以生成编码信号，所述检测电路获取编码信号以实现计数，其特征在于：
所述光电模块具有连续设置在所述光源的照射区域内的至少10个感光单元，所述码盘中每一码线的宽度和每一间隙的宽度相等，同时任意四个连续的感光单元中，当其中两个相邻的感光单元被码线遮挡时，另外两个相邻的感光单元通过间隙裸露在光源的照射区域；
所述检测电路配置有数据处理器，所述数据处理器配置有检测模块、配置模块以及数据处理模块；
所述配置模块通过一配置策略从所述感光单元中配置计数组、比较组以及校验组，所述计数组由两个相邻的感光单元组成，所述比较组由一个感光单元组成，所述校验组由两个相邻的感光单元组成，所述配置策略满足如下条件：当所述计数组的两个感光单元处于码盘的间隙下时，所述比较组的两个感光单元处于码盘的码线下，所述校验组的两个感光单元处于码盘的间隙下；
所述数据处理模块配置有计数单元、辨向单元以及校验单元，所述计数单元获取计数组输出的信号以生成计数信息，当计数组的两个感光单元同时在光照条件下被触发时所述计数单元使计数信息中的计数值增加一个单位；所述辨向单元获取计数组以及所述比较组的信号以生成方向信息，当比较组的感光单元和其中一个计数组的感光单元在光照条件下被触发时，根据被触发的计数组中感光单元的编码输出对应的方向信息；所述校验单元获取计数组以及校验组的信号以生成校验信息，当所述校验组的感光单元与所述计数组的感光单元不同时，所述校验单元将校验信息中的状态标记为异常；
所述检测模块包括编码获取单元，所述编码获取单元分别获取计数组、比较组以及校验组对应感光单元的输出信号以生成五个编码信息，并通过检测策略比对五个编码信息，当编码信息出现异常时，所述检测策略根据异常的感光单元的编号生成自写请求信息至所述配置模块；
所述配置模块接收到自写请求信息时，通过配置策略重新配置计数组、比较组以及校验组。
2.如权利要求1所述的一种光电编码器，其特征在于：所述检测电路还包括重配置按钮，所述重配置按钮用于输出自写请求信息至所述配置模块。
3.如权利要求1所述的一种光电编码器，其特征在于：所述配置策略还包括第一配置条件，所述第一配置条件包括新的计数组、比较组以及校验组中的五个光感元件与原有的五个光感元件中存在四个相同的感光单元。
4.如权利要求1所述的一种光电编码器，其特征在于：所述配置策略还包括第二配置条件，所述第二配置条件包括使所述比较组的感光单元与所述计数组的其中一个感光单元相邻。
5.如权利要求1所述的一种光电编码器，其特征在于：所述检测策略包括将所述计数组和校验组的四个感光单元中输出的编码信息与其他三个感光单元不同的感光单元作为一场的感光单元。
6.如权利要求1所述的一种光电编码器，其特征在于：所述感光单元配置为光敏二极管。
7.如权利要求1所述的一种光电编码器，其特征在于：所述感光单元配置为光敏三级管。
8.如权利要求1所述的一种光电编码器，其特征在于：所述感光单元配置为光敏电阻。
9.如权利要求1所述的一种光电编码器，其特征在于：所述光源上安装有光学滤镜。
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