CN114812626A - 一种绝对值编码器 - Google Patents

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CN114812626A CN202210236382.2A CN202210236382A CN114812626A CN 114812626 A CN114812626 A CN 114812626A CN 202210236382 A CN202210236382 A CN 202210236382A CN 114812626 A CN114812626 A CN 114812626A
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coil
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pcb board
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胡君
朱方田
张灵祥
张�荣
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Shanghai Anpu Mingzhi Automation Equipment Co ltd
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Shanghai Anpu Mingzhi Automation Equipment Co ltd
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    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
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    • G01D5/249—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using pulse code
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Abstract

本发明涉及一种绝对值编码器，包括相连接的感应组件和解调处理器，所述感应组件包括固定PCB板和能够随电机转动的移动PCB板，所述固定PCB板上设有由外而内同心绘制的第一接收线圈和第二接收线圈，所述移动PCB板绘制有发射线圈，所述解调处理器分别连接第一接收线圈和第二接收线圈，所述第一接收线圈和第二接收线圈中，一个为单对极感应线圈，另一个为多对极感应线圈，单对极感应线圈输出高分辨编码器高位信息，多对极感应线圈输出高分辨率编码器低位信息。与现有技术相比，本发明具有低成本、高分辨率、适用范围广等优点。

Description

一种绝对值编码器
技术领域
本发明涉及一种编码器，尤其是涉及一种绝对值编码器。
背景技术
旋转编码器是一种用来测量电机轴位置及电机转速的装置，将电机轴运动的角速度转换为电信号输出到控制器。旋转编码器在电机驱动与控制领域具有广泛应用。绝对值编码器可以记录电机转子的绝对位置。目前绝对值编码器的方案主要有两种：
1、光电绝对值编码器：优点定位精度高，响应快，有效分辨率高，缺点：成本较高，对安装尺寸要求高，不适合高振动，高污染环境。
2、磁编码器：成本较低，耐高温，耐环境及高振动，缺点：精度低，响应较慢，有效分辨率低，一般只能运用在中低需求场合。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低成本、高分辨率、适用范围广的绝对值编码器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种绝对值编码器，包括相连接的感应组件和解调处理器，所述感应组件包括固定PCB板和能够随电机转动的移动PCB板，所述固定PCB板上设有由外而内同心绘制的第一接收线圈和第二接收线圈，所述移动PCB板绘制有发射线圈，所述解调处理器分别连接第一接收线圈和第二接收线圈，所述第一接收线圈和第二接收线圈中，一个为单对极感应线圈，另一个为多对极感应线圈，单对极感应线圈输出高分辨编码器高位信息，多对极感应线圈输出高分辨率编码器低位信息。
进一步地，所述第一接收线圈为单对极感应线圈，所述第二接收线圈为多对极感应线圈。
进一步地，所述第一接收线圈为多对极感应线圈，所述第二接收线圈为单对极感应线圈。
进一步地，所述固定PCB板和移动PCB板之间的间距为1-5mm。
进一步地，所述固定PCB板和移动PCB板的极对数相同。
进一步地，还包括多圈计数模块，该多圈计数模块包括磁性开关、磁环以及提供电源的外部电池，所述磁性开关安装于固定PCB板上，所述磁性开关与解调处理器连接。
进一步地，所述磁性开关至少设置两个，按一定角度放置于固定PCB板上。
进一步地，所述磁性开关设有两个，按90度偏差放置。
进一步地，所述磁环为1对NS磁铁。
进一步地，所述解调处理器包括A/D转换电路、滤波与放大电路、信号调理与检波电路、激磁信号电路、DC/DC电源和数字接口电路。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、固定PCB板和移动PCB板之间间距可以做到1-5mm，这样在安装上机械结构的尺寸要求小了很多，利于批量生产及安装。
2、本发明设置有两个感应线圈，一个一圈输出一对极正余弦信号，另一个输出对多极正余弦信号，单对极输出高分辨编码器高位信息，多对极输出高分辨率编码器低位信息，可以获得更准确的位置信息。
3、在物料成本上与光电绝对值编码器相比较有优势，与磁编码器成本接近，在高磁场、高污染、高振动环境有比较明显优势。
附图说明
图1为本发明固定PCB板的结构示意图；
图2为本发明移动PCB板的结构示意图；
图3为本发明输出的单极正余弦信号示意图；
图4为本发明输出的多极正余弦信号示意图；
图5为本发明实施例中的磁性开关放置示意图；
图6为图5所示磁性开关放置下磁环运行的过程中输出的正交信号示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例提供一种绝对值编码器，包括相连接的感应组件和解调处理器，所述感应组件包括固定PCB板1和能够随电机转动的移动PCB板2，所述固定PCB板1上设有由外而内同心绘制的第一接收线圈101和第二接收线圈102，所述移动PCB板2绘制有发射线圈，所述解调处理器分别连接第一接收线圈101和第二接收线圈102。
在第一接收线圈101和第二接收线圈102中，一个为单对极感应线圈，另一个为多对极感应线圈，单对极感应线圈输出高分辨编码器高位信息，多对极感应线圈输出高分辨率编码器低位信息。如图1所示，本实施例的固定PCB板1中，第一接收线圈101为多对极感应线圈，所述第二接收线圈为单对极感应线圈。图3和图4是通过固定PCB板1感应输出的正余弦信号，图3是单极正余弦信号用于确定高分辨率绝对值编码器的高位信息，图4是多极正余弦信号用于高分辨率绝对值编码器的低位信息。
使用单极感应信号和多对极感应信号组合使用，单极感应信号为感应板转动一圈，输出一个周期的正余弦信号，多极感应信号是感应板转动一圈输出多对正余弦信号，比如4、8、16或者32对极等。其中，单对极输出高分辨编码器高位信息，多对极输出高分辨率编码器低位信息。
此类编码器的分辨率计算如下：比如多对极信号是16对极(2^4，4位)，那单极信号在做解算时可以将一圈360°分成16份，每份为22.5°，如果定义为0-22.5°是多级信号的第一个正余弦信号，22.5-45°是第二个正余弦信号，这样依次把16个多级信号都定义完成，上电后先判断在哪个角度范围从而确定多级信号的位置，再对多级模拟信号做模数转换(ADC)为12位，加2位象限数，最终编码器的分辨率为18位绝对值编码器。ADC器件可为单独采样芯片，也可以用处理器内置模数转换功能。
如图2所示为转动部分的移动PCB板2的示意图，此PCB板会随着电机转子一圈转动，在励磁信号的激励下产生电涡流效应，固定PCB板上的感应线圈输出正余弦信号。所述固定PCB板1和移动PCB板2的极对数相同。
固定PCB板1和移动PCB板2之间的间距为1-5mm，利于批量生产及安装。
本实施例中，解调处理器可采用现有编码器的解调电路，可包括A/D转换电路、滤波与放大电路、信号调理与检波电路、激磁信号电路、DC/DC电源和数字接口电路等。其中的A/D转换电路可以采用单独采样芯片，也可以用处理器内置模数转换功能。
实施例2
本实施例提供的绝对值编码器还包括多圈计数模块，可实现多圈计数功能。该多圈计数模块包括磁性开关301、磁环302以及提供电源的外部电池，所述磁性开关安装于固定PCB板上，所述磁性开关与解调处理器连接。磁性开关301至少设置两个，按一定角度放置于固定PCB板上。在编码器主电源断开后，外部电池提供工作电压，确保磁性开关还能正常工作，产生的信号激发处理器完成多圈计数的工作，从而确保编码器主电源恢复后多圈计数还是正确的。
如图5所示，本实施例的磁性开关设有两个，按90度偏差放置。磁环为1对NS磁铁。在磁环运行的过程中输出一组正交信号，如图6所示，根据信号的高低电平变化关系来计算多圈圈数。
其余同实施例1。
实施例3
本实施例提供的绝对值编码器中，固定PCB板上的单对极感应线圈和多对极感应线圈可根据实际使用情况设置。根据实际使用情况可以将单极感应信号的线圈设计在外圈，多圈信号的线圈设计在内圈，在相同机械上的偏差情况，在外圈时高位解算的电气角度偏差值更小，从而提高编码器高位解算的精度。
其余同实施例1。
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)

1.一种绝对值编码器，包括相连接的感应组件和解调处理器，其特征在于，所述感应组件包括固定PCB板和能够随电机转动的移动PCB板，所述固定PCB板上设有由外而内同心绘制的第一接收线圈和第二接收线圈，所述移动PCB板绘制有发射线圈，所述解调处理器分别连接第一接收线圈和第二接收线圈，所述第一接收线圈和第二接收线圈中，一个为单对极感应线圈，另一个为多对极感应线圈，单对极感应线圈输出高分辨编码器高位信息，多对极感应线圈输出高分辨率编码器低位信息。
2.根据权利要求1所述的绝对值编码器，其特征在于，所述第一接收线圈为单对极感应线圈，所述第二接收线圈为多对极感应线圈。
3.根据权利要求1所述的绝对值编码器，其特征在于，所述第一接收线圈为多对极感应线圈，所述第二接收线圈为单对极感应线圈。
4.根据权利要求1所述的绝对值编码器，其特征在于，所述固定PCB板和移动PCB板之间的间距为1-5mm。
5.根据权利要求1所述的绝对值编码器，其特征在于，所述固定PCB板和移动PCB板的极对数相同。
6.根据权利要求1所述的绝对值编码器，其特征在于，还包括多圈计数模块，该多圈计数模块包括磁性开关、磁环以及提供电源的外部电池，所述磁性开关安装于固定PCB板上，所述磁性开关与解调处理器连接。
7.根据权利要求6所述的绝对值编码器，其特征在于，所述磁性开关至少设置两个，按一定角度放置于固定PCB板上。
8.根据权利要求7所述的绝对值编码器，其特征在于，所述磁性开关设有两个，按90度偏差放置。
9.根据权利要求6所述的绝对值编码器，其特征在于，所述磁环为1对NS磁铁。
10.根据权利要求1所述的绝对值编码器，其特征在于，所述解调处理器包括A/D转换电路、滤波与放大电路、信号调理与检波电路、激磁信号电路、DC/DC电源和数字接口电路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116161269A (zh) * 2023-02-14 2023-05-26 广东中烟工业有限责任公司 绝对编码器角度数据提取方法、装置、设备及存储介质

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