CN201417147Y - 可降低备用电源功耗的多回转绝对型磁性编码器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种结构简单，在保证精度的前提下，可大大延长备用电源使用寿命的可降低备用电源功耗的多回转绝对型磁性编码器，设有磁铁固定套，在磁铁固定套内固定有横向磁铁，与横向磁铁对应设置有霍尔集成电路，霍尔集成电路的输出与单片机相接；设有外部电源及备用电源，外部电源及备用电源的输出与电源切换电路相接，所述磁铁固定套外套接有监测磁铁固定盘，在监测磁铁固定盘上沿圆周均布有3～18个监测磁铁，与监测磁铁对应设置有以自动循环断电模式工作的霍尔元件，霍尔元件的输出与单片机相接；电源切换电路的输出与霍尔元件、单片机相接并通过电源开关控制电路与霍尔集成电路相接，外部电源或备用电源的输出还与单片机的开关量接口相接。
Description
技术领域：
本实用新型属于多回转型绝对值编码器领域，尤其是一种结构简单，在保证精度的前提下，可大大延长备用电源使用寿命的可降低备用电源功耗的多回转绝对型磁性编码器。
背景技术：
在阀门控制等领域，由于所控阀门在供电电源断电时仍可通过人工实现关闭或打开，因此必需为阀门的旋转量测量装置-多回转型绝对型编码器提供备用电源，以便随时检测阀门的多转旋转量并进行储存，防止旋转量数据丢失。现有的方法是将多回转型绝对型编码器通过电源切换电路(继电器等电路)分别与外部电源(市电)及备用电源相接，当外部电源断电时，电源切换电路动作，自动转换由备用电源工作。目前公知的多回转型绝对型编码器有霍尔式增量(脉冲)型磁性旋转编码器、霍尔式绝对值型磁性旋转编码器两种，但均存在着耗费备用电能的问题，缩短了备用电源的使用寿命。
1.霍尔式增量(脉冲)型磁性旋转编码器是在与被测阀门转轴相联的转盘上设置多个磁块，在转盘上方与磁块对应处设置一个霍尔元件，通过与霍尔元件相接的电路(计数器等)统计霍尔元件所发出的脉冲数，即检测出阀门的旋转量。因编码器的精度与所设置磁块的数量成正比，要达到高分辨率(1.4度以上)，所设置磁块的数量至少应是256个，而要实现最基本的检测，磁块的数量也应该是50个，所以霍尔元件、计数器等硬件处理速度就必须快，此电路也就不能采取可节省电能的循环断电模式(即：脉冲方式)供电，否则会因供电间歇而造成检测数据丢失，存在着浪费电能现象；
2.霍尔式绝对值型磁性旋转编码器则是在与被测阀门转轴相联的转盘上设置一个横向磁块，在转盘上方与磁块对应处设置一个霍尔集成电路，霍尔集成电路的输出与单片机、显示器等硬件相接，精度高，分辨率可达1.4度，如中国专利号为200720185091.6、名称是“磁性旋转编码器”的实用新型专利。由于此编码器所检测的是旋转角度绝对值，只要停止计数不超过1圈就不会造成数据丢失，因此当电源切换至备用电源工作时，可采用循环断电模式工作。但是由于霍尔集成电路本身耗电量大，与之相接的单片机工作频率也不能太低，而且即使整机系统处于循环断电模式，其断电间隙亦不能太长，因此整体耗电量还是较大，并没有达到最理想状态。
发明内容：
本实用新型是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种结构简单，在保证精度的前提下，可大大延长备用电源使用寿命的可降低备用电源功耗的多回转绝对型磁性编码器。
本实用新型的技术解决方案是：一种可降低备用电源功耗的多回转绝对型磁性编码器，设有磁铁固定套1，在磁铁固定套1内固定有横向磁铁2，与横向磁铁2对应设置有霍尔集成电路3，霍尔集成电路3的输出与单片机相接；设有外部电源及备用电源，外部电源及备用电源的输出与电源切换电路相接，其特征在于：所述磁铁固定套1外套接有监测磁铁固定盘4，在监测磁铁固定盘4上沿圆周均布有3～18个监测磁铁5，与监测磁铁5对应设置有以自动循环断电模式工作的霍尔元件6，霍尔元件6的输出与单片机相接；电源切换电路的输出与霍尔元件6、单片机相接并通过电源开关控制电路与霍尔集成电路3相接，外部电源或备用电源的输出还与单片机的开关量接口相接。
所述霍尔元件6为两个，分别设置在监测磁铁固定盘4的上下方或同一侧，两个霍尔元件6的输出通过抖动识别电路与单片机相接。
本实用新型是将霍尔式绝对值回路与霍尔式增量(脉冲)回路进行组合，其中检测精度高的霍尔式绝对值回路担当多转旋转量数据的检测和传输，而霍尔式脉冲回路则负责唤醒单片机，其磁铁只设置3～18个即可，且其中的霍尔元件可采用自动循环断电模式。当外部电源断电由备用电源工作时，可使霍尔集成电路以循环断电模式工作；或者关闭电源并使单片机进入最省电的掉电模式工作，而仅有霍尔元件以自动循环断电模式工作，使系统进入最省电的状态；当霍尔脉冲电路有信号变化(即被测阀门开始转动)时，可在转动60～180度内唤醒单片机和霍尔式绝对值回路进行检测工作，既可保证高检测精度，又可防止数据丢失，同时还可降低备用电源的功耗，大大延长了备用电源的使用寿命。
附图说明：
图1是本实用新型实施例1的机械安装结构示意图。
图2是本实用新型实施例1的电路原理框图。
图3是本实用新型实施例2的机械安装结构示意图。
图4是本实用新型实施例2的电路原理框图。
图5是本实用新型实施例2的转轴正转超过60°时霍尔元件及抖动识别电路的输出信号示意图。
图6是本实用新型实施例2的转轴反转超过60°时霍尔元件及抖动识别电路的输出信号示意图。
图7～图8是本实用新型实施例2的转轴在60°内抖动时霍尔元件及抖动识别电路的输出信号示意图。
具体实施方式：
下面将结合附图说明本实用新型的具体实施方式。
实施例1：
如图1、2所示：同现有技术一样，设有用非导磁材料制成的磁铁固定套1，在磁铁固定套1内固定有横向磁铁2，与横向磁铁2对应设置有霍尔集成电路3，霍尔集成电路3的输出与单片机相接，单片机的输出与显示器相接；设有外部电源(市电)及备用电源，外部电源及备用电源的输出与电源切换电路相接，在所述磁铁固定套1外还套接有监测磁铁固定盘4，在监测磁铁固定盘4上沿圆周均布有3～18个监测磁铁5，与监测磁铁5对应设置有可以自动循环断电模式工作的微功耗霍尔元件6，霍尔元件6的输出与单片机的接口A相接，霍尔元件6即可采用自身具有自动循环断电功能的霍尔元件，如15微瓦的低功耗霍尔元件A32，也可由自动循环供电回路提供工作电源。电源切换电路的输出与霍尔元件6、单片机相接并通过电源开关控制电路与霍尔集成电路3相接，外部电源的输出或备用电源的输出还与单片机的开关量接口B相接。所有元件、电路以及电路印制线路板的安装方式均可同现有技术。电源开关控制电路可选用9012三极管电路，即可控制开、关工作电源，也可控制工作电源处于间歇供电模式。
工作原理：
1.外部电源有电时，外部电源通过电源切换电路为电源开关控制电路、单片机供电，此时由外部电源输出端或备用电源输出端向单片机的开关量接口B发出唤醒信号，单片机则控制电源开关控制电路处于“开”状态，为霍尔集成电路3供电，当被测轴7转动时，横向磁铁2、监测磁铁固定盘4及监测磁铁5一同转动，霍尔集成电路3将单转绝对值信号通过接口电路C传送给单片机，单片机进行多转计算、储存及输出到显示器等，此时霍尔元件6的输出对单片机不起作用；
2.当外部电源断电时，电源切换电路动作，自动转换由备用电源工作，备用电源通过电源切换电路为电源开关控制电路、单片机及霍尔元件6供电，此时由单片机根据开关量接口B和开关量接口A(霍尔元件6发出的唤醒信号)是否有信号输入，控制电源开关控制电路及选择自身的电源工作模式：
a.当被测轴7转动时，监测磁铁固定盘4及监测磁铁5随之转动，霍尔元件6有信号输出，单片机接口A则有信号输入，此时单片机控制电源开关控制电路处于“间歇供电”模式，为霍尔集成电路3间歇供电，霍尔集成电路3将单转绝对值信号通过接口电路C传送给单片机，单片机进行多转计算、储存及输出到显示器等；
b.当被测轴7停止转动一定时间(预设定)，监测磁铁固定盘4及监测磁铁5亦停止转动，霍尔元件6没有信号输出，单片机接口A则没有信号输入，此时单片机控制电源开关控制电路处于“关”状态，停止为霍尔集成电路3供电，同时单片机也进入节省电源的掉电模式工作，电源消耗量极少(可仅消耗十几个微安电流)。
c.如果被测轴7又发生转动，同步骤a，即霍尔元件6输出唤醒信号至单片机接口A，单片机则立即被唤醒(从掉电模式恢复到正常工作模式)，并控制电源开关控制电路处于“间歇供电”模式，为霍尔集成电路3间歇供电，霍尔集成电路3将单转绝对值信号通过接口电路C传送给单片机，单片机进行多转计算、储存及输出到显示器等。
3.当外部电源恢复供电后，重复步骤1。
实施例2：
如图3、4所示：基本结构同实施例1，与实施例1所不同的是所述霍尔元件6为两个，即图中的6-1、6-2，分别设置在监测磁铁固定盘4的上下方或同一侧，两个霍尔元件6的输出通过抖动识别电路与单片机相接。
工作原理：
1.外部电源供电时同实施例1。
2.备用电源供电时：
a.如被测轴7停止转动时，则同实施例1；
b.如被测轴7转动时，正转超过60°时，霍尔元件6-1、6-2及抖动识别电路的输出信号a如图5所示；反转超过60°时霍尔元件6-1、6-2及抖动识别电路的输出信号a如图6所示，抖动识别电路的输出至单片机接口A，此时单片机控制电源开关控制电路处于“间歇供电”模式，为霍尔集成电路3间歇供电，霍尔集成电路3将单转绝对值信号通过接口电路C传送给单片机，单片机进行多转计算、储存及输出到显示器等；如被测轴7转动是在60°内抖动时，则霍尔元件6-1、6-2及抖动识别电路的输出信号a如图7～8所示，此时抖动识别电路作出识别，既不输出唤醒信号，单片机接口A则不被唤醒，单片机仍控制电源开关控制电路处于“关”状态，继续停止为霍尔集成电路3供电，同时单片机也依旧保持节省电源的掉电模式工作，电源消耗量极少(可仅消耗十几个微安电流)。
Claims (2)
1.一种可降低备用电源功耗的多回转绝对型磁性编码器，设有磁铁固定套(1)，在磁铁固定套(1)内固定有横向磁铁(2)，与横向磁铁(2)对应设置有霍尔集成电路(3)，霍尔集成电路(3)的输出与单片机相接；设有外部电源及备用电源，外部电源及备用电源的输出与电源切换电路相接，其特征在于：所述磁铁固定套(1)外套接有监测磁铁固定盘(4)，在监测磁铁固定盘(4)上沿圆周均布有3～18个监测磁铁(5)，与监测磁铁(5)对应设置有以自动循环断电模式工作的霍尔元件(6)，霍尔元件(6)的输出与单片机相接；电源切换电路的输出与霍尔元件(6)、单片机相接并通过电源开关控制电路与霍尔集成电路(3)相接，外部电源或备用电源的输出还与单片机的开关量接口相接。
2.根据权利要求1所述的可降低备用电源功耗的多回转绝对型磁性编码器，其特征在于：所述霍尔元件(6)为两个，分别设置在监测磁铁固定盘(4)的上下方或同一侧，两个霍尔元件(6)的输出通过抖动识别电路与单片机相接。
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