CN111220190A - 一种光磁旋转式多圈绝对值编码器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光磁旋转式多圈绝对值编码器，具有编码器壳体，所述的编码器壳体的顶部安装有旋转轮，所述的旋转轮上安装有伸入到编码器壳体中的旋转杆，编码器壳体的内腔顶部具有轴承，编码器壳体的内腔底部具有高强度磁铁，所述的轴承和高强度磁铁均套装在所述的旋转杆上，轴承的下表面设置有光源板，所述的光源板的下表面均匀设置有若干导光柱，编码器壳体的内腔底部设置有若干对应于所述的导光柱底部的光接收芯片和一个对应于所述的高强度磁铁底部的磁感应芯片。该编码器的控制精度高，可靠性强，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及编码器的技术领域，尤其是一种光磁旋转式多圈绝对值编码器。
背景技术
目前，市场上的旋转式绝对值编码器大体分为光编码器和磁编码器两类，每一类有单圈和多圈两种。其中，光编码器的精度高，但成本也高，特别是多圈的光编码器成本非常高，大多是进口的，限制了产品的使用范围。磁编码器的成本低，但是精度不高，容易受环境电磁干扰，不能用于高精度要求场合，多圈的磁编码器容易出错，产品稳定性能不好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中存在的问题，提供一种光磁旋转式多圈绝对值编码器，结合光编码器和磁编码器的优点，优化设计思路，多圈的位置控制用光信号模式，确保精度和可靠性，单圈的位置控制用磁信号模式，减少误差，总体上达到控制精度高、可靠性强、成本低的效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光磁旋转式多圈绝对值编码器，具有编码器壳体，所述的编码器壳体的顶部安装有旋转轮，所述的旋转轮上安装有伸入到编码器壳体中的旋转杆，编码器壳体的内腔顶部具有轴承，编码器壳体的内腔底部具有高强度磁铁，所述的轴承和高强度磁铁均套装在所述的旋转杆上，轴承的下表面设置有光源板，所述的光源板的下表面均匀设置有若干导光柱，编码器壳体的内腔底部设置有若干对应于所述的导光柱底部的光接收芯片和一个对应于所述的高强度磁铁底部的磁感应芯片。
进一步具体地说，上述技术方案中，所述的编码器壳体的内腔底部还设置有若干通讯芯片、若干电源芯片以及一个微控制单元，所述的通讯芯片的位置对应于光接收芯片的位置，所述的电源芯片的位置对应于光接收芯片的位置，所述的微控制单元的位置对应于磁感应芯片的位置。
进一步具体地说，上述技术方案中，所述的通讯芯片位于所述的光接收芯片的正下方，所述的电源芯片位于所述的光接收芯片的正下方，所述的微控制单元位于所述的磁感应芯片的正下方。
进一步具体地说，上述技术方案中，所述的微控制单元上连接有通讯线，所述的通讯线从所述的编码器壳体的底部穿出。
进一步具体地说，上述技术方案中，所述的编码器壳体与所述的旋转轮的装配区域处设置有密封圈。
进一步具体地说，上述技术方案中，所述的导光柱的底部为圆球形结构。
进一步具体地说，上述技术方案中，所述的旋转轮的轴线、所述的旋转杆的轴线以及所述的高强度磁铁的轴承重合。
本发明的有益效果是：该光磁旋转式多圈绝对值编码器，与多圈光编码器相比可以大幅度降低成本，精度和可靠性适用于工控行业，它是光、磁、机械结构的综合产品，研发生产有门槛，可以避免低质低价市场竞争，可以替代光编码器和磁编码器，在一些工况复杂环境下更能体现性价比优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图。
附图中的标号为：1、编码器壳体；2、旋转轮；3、旋转杆；4、轴承；5、高强度磁铁；6、光源板；7、导光柱；8、光接收芯片；9、磁感应芯片；10、通讯芯片；11、电源芯片；12、微控制单元；13、通讯线；14、密封圈。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一侧”、“另一侧”、“两侧”、“之间”、“中部”、“上端”、“下端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
见图1，本发明的一种光磁旋转式多圈绝对值编码器，具有编码器壳体1，编码器壳体1的顶部安装有旋转轮2，旋转轮2上安装有伸入到编码器壳体1中的旋转杆3，编码器壳体1的内腔顶部具有轴承4，编码器壳体1的内腔底部具有高强度磁铁5，轴承4和高强度磁铁5均套装在旋转杆3上，轴承4的下表面设置有光源板6，光源板6的下表面均匀设置有若干导光柱7，编码器壳体1的内腔底部设置有若干对应于导光柱7底部的光接收芯片8和一个对应于高强度磁铁5底部的磁感应芯片9。
其中，旋转轮2选用的是橡胶轮。导光柱7的底部为圆球形结构。通讯芯片10选用的是485通讯芯片。电源芯片11选用的是DC-DC电源芯片。旋转轮2的轴线、旋转杆3的轴线以及高强度磁铁5的轴承重合。编码器壳体1的内腔底部还设置有若干通讯芯片10、若干电源芯片11以及一个微控制单元12，通讯芯片10的位置对应于光接收芯片8的位置，电源芯片11的位置对应于光接收芯片8的位置，微控制单元12的位置对应于磁感应芯片9的位置。通讯芯片10位于光接收芯片8的正下方，电源芯片11位于光接收芯片8的正下方，微控制单元12位于磁感应芯片9的正下方。微控制单元12上连接有通讯线13，通讯线13从编码器壳体1的底部穿出。编码器壳体1与旋转轮2的装配区域处设置有密封圈14。
该光磁旋转式多圈绝对值编码器的特点是：1、磁钢和磁编码芯片实现单圈的位置控制，控制精度是8-1024线可调，最小精度可以达到0.35度。2、机械结构采用4级减速装置，每一级是6:1的减速比，可以达到6*6*6*6＝1296圈的使用范围。3、每一级的减速齿轮上只有一个光电信号，确保不会有误信号。4、光电信号用可见光作为光源，机械结构上保障不会漏光，确保不会有光信号干扰。5、编码器供电电源DC 5-30V,供电范围宽。6、输出采用RS485通讯方式，MODBUS协议，适用于工控行业。
该光磁旋转式多圈绝对值编码器，与多圈光编码器相比可以大幅度降低成本，精度和可靠性适用于工控行业，它是光、磁、机械结构的综合产品，研发生产有门槛，可以避免低质低价市场竞争，可以替代光编码器和磁编码器，在一些工况复杂环境下更能体现性价比优势。结合光编码器和磁编码器的优点，优化设计思路，多圈的位置控制用光信号模式，确保精度和可靠性，单圈的位置控制用磁信号模式，减少误差，总体上达到控制精度高、可靠性强、成本低的效果。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种光磁旋转式多圈绝对值编码器，其特征在于：具有编码器壳体(1)，所述的编码器壳体(1)的顶部安装有旋转轮(2)，所述的旋转轮(2)上安装有伸入到编码器壳体(1)中的旋转杆(3)，编码器壳体(1)的内腔顶部具有轴承(4)，编码器壳体(1)的内腔底部具有高强度磁铁(5)，所述的轴承(4)和高强度磁铁(5)均套装在所述的旋转杆(3)上，轴承(4)的下表面设置有光源板(6)，所述的光源板(6)的下表面均匀设置有若干导光柱(7)，编码器壳体(1)的内腔底部设置有若干对应于所述的导光柱(7)底部的光接收芯片(8)和一个对应于所述的高强度磁铁(5)底部的磁感应芯片(9)。
2.根据权利要求1所述的一种光磁旋转式多圈绝对值编码器，其特征在于：所述的编码器壳体(1)的内腔底部还设置有若干通讯芯片(10)、若干电源芯片(11)以及一个微控制单元(12)，所述的通讯芯片(10)的位置对应于光接收芯片(8)的位置，所述的电源芯片(11)的位置对应于光接收芯片(8)的位置，所述的微控制单元(12)的位置对应于磁感应芯片(9)的位置。
3.根据权利要求1所述的一种光磁旋转式多圈绝对值编码器，其特征在于：所述的通讯芯片(10)位于所述的光接收芯片(8)的正下方，所述的电源芯片(11)位于所述的光接收芯片(8)的正下方，所述的微控制单元(12)位于所述的磁感应芯片(9)的正下方。
4.根据权利要求2述的一种光磁旋转式多圈绝对值编码器，其特征在于：所述的微控制单元(12)上连接有通讯线(13)，所述的通讯线(13)从所述的编码器壳体(1)的底部穿出。
5.根据权利要求1所述的一种光磁旋转式多圈绝对值编码器，其特征在于：所述的编码器壳体(1)与所述的旋转轮(2)的装配区域处设置有密封圈(14)。
6.根据权利要求1所述的一种光磁旋转式多圈绝对值编码器，其特征在于：所述的导光柱(7)的底部为圆球形结构。
7.根据权利要求1所述的一种光磁旋转式多圈绝对值编码器，其特征在于：所述的旋转轮(2)的轴线、所述的旋转杆(3)的轴线以及所述的高强度磁铁(5)的轴承重合。
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