CN112050838A - 一种双精度的机电式编码器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双精度的机电式编码器；包括编码器本体，所述编码器本体内安装有安装板，所述编码器本体的一端连接有轴杆，所述轴杆上连接有光电码盘，所述光电码盘包括有第一光电码盘和第二光电码盘，所述安装板的一侧通过电路板螺丝安装有电路板，所述电路板的一端设有激光灯，所述编码器本体的另一端安装有后盖板，所述安装板的一侧开设有透光孔，所述编码器本体的底部一侧安装有光敏接收器，本发明采用粗机和精机相结合的方式，粗机的电气角度转动1个周期；精机的电气角度转动16个周期，采用一定方式组合后，组成20位分辨率的角度位置，从根本上提高编码器的精度，旋变电路为1组初级线圈和2组相对独立的次级线圈。
Description
技术领域
本发明属于编码器技术领域，具体涉及一种双精度的机电式编码器。
背景技术
编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。目前角度位置测量所使用的编码器中，以绝对值式更受欢迎，其以光电式、磁电式和机电式为主。其中，光电式容编码器由于其带有光电码盘，所以在冲击振动较强的场合不适用；磁电式编码器由于其精度较低且易受电磁干扰，应用场合有限；机电式编码器因其抗扰扰，机械强度高、使用寿命长等的性能而广受欢迎，但同样存在着精度不够的问题，在某些精度需求较高的场合难以胜任，但是现有的编码器仍存在各种各样的问题。
如授权公告号为CN102435216B所公开的高精度编码器，其虽然实现了编码轮代替码盘，在编码轮的轮面刻录条码，在相同的直径且、码条的宽度相同情况下，设置在码轮的轮面上的条码数量远远多于传统方式码盘上设置的码条数量，最大程度的利用了码轮的半径，因此也将可以设置的码条数目最大化，最大程度的提高了相同直径编码器的物理分辨率；将码条设置到码轮的轮面上，码条为标准的矩形，能够很好的适应于小直径光电式编码器，但是并未解决现有现有的机电式编码器在使用的时候存在的编码不精确等的问题，为此我们提出一种双精度的机电式编码器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双精度的机电式编码器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双精度的机电式编码器，包括编码器本体和旋变电路，所述编码器本体的内部固定安装有安装板，所述编码器本体的一端活动连接有轴杆，所述轴杆活动连接在所述安装板的内部，所述轴杆上固定连接有光电码盘，所述光电码盘包括有第一光电码盘和第二光电码盘，所述第一光电码盘的中心处固定连接有所述轴杆，所述第一光电码盘的外侧固定设有第一齿轮，所述第二光电码盘活动处于所述第一光电码盘的外侧，所述第二光电码盘的内侧固定设有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合连接，所述第一光电码盘和所述第二光电码盘上分别刻有刻线孔，所述安装板的一侧通过电路板螺丝固定安装有电路板，所述电路板的一端固定设有激光灯，所述编码器本体的另一端安装有后盖板，所述后盖板通过后盖板螺丝螺纹连接在编码器本体的尾端，所述安装板的一侧固定开设有透光孔，所述编码器本体的底部一侧固定安装有光敏接收器；
所述旋变电路内包括有变压器，所述变压器分别电性连接有R1端和R2端，所述变压器的另一侧分别并联有两组次级线圈，两组所述次级线圈分别对应所述第一光电码盘和第二光电码盘。
优选的，所述安装板的内部固定安装有轴承，所述轴承的内部固定连接所述轴杆的一端。
优选的，所述编码器本体的一侧固定连接有插接口，所述插接口分别与所述光敏接收器和所述电路板电性连接。
优选的，所述编码器本体的内壁固定连接有卡接槽，所述卡接槽的内部活动连接第二光电码盘。
优选的，所述安装板的一侧至少设有四组弹性螺槽，四组所述弹性螺槽分别与所述电路板螺丝螺纹连接。
优选的，所述后盖板螺丝至少设有四组，所述后盖板的内部固定粘连有密封圈。
优选的，所述激光灯与所述透光孔和所述光敏接收器处于同一垂直线上。
优选的，所述第一光电码盘与所述第二光电码盘的尺寸之比为1:16。
优选的，所述R1端和所述R2端分别与所述插接口电性连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用粗机和精机相结合的方式，其中，编码器轴转动一圈，粗机的电气角度位置转动1个周期；精机的电气角度位置转动16个周期，等效于将1个圈(360度)平均等分位16等分，每一等分里再细分为16位的分辨率。因此，采集粗机位置以确定轴的16位精度角度，联合精机位置后，采用一定方式组合后，组成20位分辨率的角度位置，从根本上提高编码器的精度。
(2)本发明的旋变电路为1组初级线圈和2组相对独立的次级线圈，即是粗机和精机线圈，且满足编码器轴转动1圈的过程中，粗机线圈的正弦信号电气角度变化1个周期；精机线圈电气角度变化16个周期。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖面示意图；
图3为本发明图2中A部剖面示意图；
图4为本发明的安装板俯视示意图；
图5为本发明的光电码盘俯视示意图；
图6为本发明的旋变电路图。
图中：1、编码器本体；2、安装板；3、轴杆；4、光电码盘；5、第一光电码盘；6、第一齿轮；7、第二光电码盘；8、第二齿轮；9、刻线孔；10、电路板；11、激光灯；12、电路板螺丝；13、后盖板；14、后盖板螺丝；15、透光孔；16、轴承；17、光敏接收器；18、插接口；19、卡接槽；20、弹性螺槽。
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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图6，本发明提供一种技术方案：一种双精度的机电式编码器，包括编码器本体1和旋变电路，编码器本体1的内部固定安装有安装板2，编码器本体1的一端活动连接有轴杆3，轴杆3活动连接在安装板2的内部，轴杆3上固定连接有光电码盘4，光电码盘4包括有第一光电码盘5和第二光电码盘7，第一光电码盘5的中心处固定连接有轴杆3，第一光电码盘5的外侧固定设有第一齿轮6，第二光电码盘7活动处于第一光电码盘5的外侧，第二光电码盘7的内侧固定设有第二齿轮8，第一齿轮6与第二齿轮8啮合连接，第一光电码盘5和第二光电码盘7上分别刻有刻线孔9，安装板2的一侧通过电路板螺丝12固定安装有电路板10，电路板10的一端固定设有激光灯11，编码器本体1的另一端安装有后盖板13，后盖板13通过后盖板螺丝14螺纹连接在编码器本体1的尾端，安装板2的一侧固定开设有透光孔15，编码器本体1的底部一侧固定安装有光敏接收器17，在使用的时候，将编码器本体1固定安装在设备上，并且使得轴杆3与设备进行固定连接，然后将电路连接线插入到插接口18内，然后电路供给编码器本体1内部设备，然后电路板10下的激光灯11发射出光照，并且光照通过安装板2上的透光孔15照射在光电码盘4上，使得光电码盘4上的刻线孔9能够透光，最后透过的光线被光敏接收器17接收，形成传输信号，并且轴杆3在转动的时候，会带动第一光电码盘5进行转动，实现对刻线孔9的位置调节，并且第一光电码盘5在转动的时候第一齿轮6和第二齿轮8的啮合连接带动第二光电码盘7的转动，实现第一光电码盘5旋转16圈，第二光电码盘7旋转1圈，采集粗机位置以确定轴的16位精度角度，联合精机位置后，采用一定方式组合后，组成20位分辨率的角度位置，从根本上提高编码器的精度；
旋变电路内包括有变压器，变压器分别电性连接有R1端和R2端，变压器的另一侧分别并联有两组次级线圈，两组次级线圈分别对应第一光电码盘5和第二光电码盘7。
高精度机电式编码器电源部分采用LM2594-5.0作为主芯片，实现将外部输入电源10V～30V电源转换为5V稳定的电平，解码电路部分采用STM32F405作为主处理器，控制AD2S1210芯片驱动旋变工作，并最终通过CA接口或RS422接口，将位置值输出；
编码器上电后，将AD2S1210设定为16位工作模式，采集粗机的值，并记录；旁路粗机信号，采集精机的16位位置值，并记录；读取编码器保存的关键参数；根据粗机和精机的位置解算出当前的位置P0，有效分辨率为20bit；数据采集需要编码器保持静止状态。以0.5ms周期读取精机的位置，作为有效位置的低16位(bit0～bit15)，并判定精机位置发生向上或向下溢出时，位置值的高4位(bit16～bit19)加1或减1，以更新P0；将P0减去用户设定的偏移位置量P1,得到新的值P2；将P2修改为用户设定的分辨率，并通过CAN或RS422输出。
该处的轴承16能够使得轴杆3稳定的活动转动，本实施例中，优选的，安装板2的内部固定安装有轴承16，轴承16的内部固定连接轴杆3的一端。
该处的插接口18能够实现对编码器本体1提供电力的输入，本实施例中，优选的，编码器本体1的一侧固定连接有插接口18，插接口18分别与光敏接收器17和电路板10电性连接。
该处的卡接槽19能够实现对第二光电码盘7的活动连接，本实施例中，优选的，编码器本体1的内壁固定连接有卡接槽19，卡接槽19的内部活动连接第二光电码盘7。
该处的弹性螺槽20能够实现对电路板10的弹性连接，本实施例中，优选的，安装板2的一侧至少设有四组弹性螺槽20，四组弹性螺槽20分别与电路板螺丝12螺纹连接。
该处的后盖板螺丝14能够使得后盖板13稳定的固定，并且密封圈能够防止编码器本体1泄露，本实施例中，优选的，后盖板螺丝14至少设有四组，后盖板13的内部固定粘连有密封圈。
该处激光灯11与透光孔15和光敏接收器17的位置设定可以实现透光接收，本实施例中，优选的，激光灯11与透光孔15和光敏接收器17处于同一垂直线上。
该处的第一光电码盘5与第二光电码盘7的尺寸之比，能够使得第一光电码盘5旋转16圈，第二光电码盘7旋转1圈，实现精准比例调节，本实施例中，优选的，第一光电码盘5与第二光电码盘7的尺寸之比为1:16。
该处的R1端和R2端的电性连接，能够为旋变电路提供电力输入，本实施例中，优选的，R1端和R2端分别与插接口18电性连接。
本发明的工作原理及使用流程：在使用的时候，将编码器本体1固定安装在设备上，并且使得轴杆3与设备进行固定连接，然后将电路连接线插入到插接口18内，然后电路供给编码器本体1内部设备，然后电路板10下的激光灯11发射出光照，并且光照通过安装板2上的透光孔15照射在光电码盘4上，使得光电码盘4上的刻线孔9能够透光，最后透过的光线被光敏接收器17接收，形成传输信号，并且轴杆3在转动的时候，会带动第一光电码盘5进行转动，实现对刻线孔9的位置调节，并且第一光电码盘5在转动的时候第一齿轮6和第二齿轮8的啮合连接带动第二光电码盘7的转动，实现第一光电码盘5旋转16圈，第二光电码盘7旋转1圈，采集粗机位置以确定轴的16位精度角度，联合精机位置后，采用一定方式组合后，组成20位分辨率的角度位置，从根本上提高编码器的精度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种双精度的机电式编码器，包括编码器本体(1)和旋变电路，其特征在于：所述编码器本体(1)的内部固定安装有安装板(2)，所述编码器本体(1)的一端活动连接有轴杆(3)，所述轴杆(3)活动连接在所述安装板(2)的内部，所述轴杆(3)上固定连接有光电码盘(4)，所述光电码盘(4)包括有第一光电码盘(5)和第二光电码盘(7)，所述第一光电码盘(5)的中心处固定连接有所述轴杆(3)，所述第一光电码盘(5)的外侧固定设有第一齿轮(6)，所述第二光电码盘(7)活动处于所述第一光电码盘(5)的外侧，所述第二光电码盘(7)的内侧固定设有第二齿轮(8)，所述第一齿轮(6)与所述第二齿轮(8)啮合连接，所述第一光电码盘(5)和所述第二光电码盘(7)上分别刻有刻线孔(9)，所述安装板(2)的一侧通过电路板螺丝(12)固定安装有电路板(10)，所述电路板(10)的一端固定设有激光灯(11)，所述编码器本体(1)的另一端安装有后盖板(13)，所述后盖板(13)通过后盖板螺丝(14)螺纹连接在编码器本体(1)的尾端，所述安装板(2)的一侧固定开设有透光孔(15)，所述编码器本体(1)的底部一侧固定安装有光敏接收器(17)；
所述旋变电路内包括有变压器，所述变压器分别电性连接有R1端和R2端，所述变压器的另一侧分别并联有两组次级线圈，两组所述次级线圈分别对应所述第一光电码盘(5)和第二光电码盘(7)。
2.根据权利要求1所述的一种双精度的机电式编码器，其特征在于：所述安装板(2)的内部固定安装有轴承(16)，所述轴承(16)的内部固定连接所述轴杆(3)的一端。
3.根据权利要求1所述的一种双精度的机电式编码器，其特征在于：所述编码器本体(1)的一侧固定连接有插接口(18)，所述插接口(18)分别与所述光敏接收器(17)和所述电路板(10)电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种双精度的机电式编码器，其特征在于：所述编码器本体(1)的内壁固定连接有卡接槽(19)，所述卡接槽(19)的内部活动连接第二光电码盘(7)。
5.根据权利要求1所述的一种双精度的机电式编码器，其特征在于：所述安装板(2)的一侧至少设有四组弹性螺槽(20)，四组所述弹性螺槽(20)分别与所述电路板螺丝(12)螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的一种双精度的机电式编码器，其特征在于：所述后盖板螺丝(14)至少设有四组，所述后盖板(13)的内部固定粘连有密封圈。
7.根据权利要求1所述的一种双精度的机电式编码器，其特征在于：所述激光灯(11)与所述透光孔(15)和所述光敏接收器(17)处于同一垂直线上。
8.根据权利要求1所述的一种双精度的机电式编码器，其特征在于：所述第一光电码盘(5)与所述第二光电码盘(7)的尺寸之比为1:16。
9.根据权利要求1所述的一种双精度的机电式编码器，其特征在于：所述R1端和所述R2端分别与所述插接口(18)电性连接。
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