CN202903208U - 一种npn型集电极开路三相输出式光电编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，包括外壳和连接在外壳上的基座，以及设置在外壳内的信号处理电路板，基座上安装有轴承，轴承上安装有转轴，位于外壳内部的一段转轴上连接有码盘底座，码盘底座上连接有码盘，位于码盘底座下方的基座上连接有光电模块，光电模块上设有供码盘插入的凹槽，光电模块内集成有光发射器和光接收器，光发射器和光接收器分别位于凹槽的两侧，信号处理电路板上连接有五芯电缆，五芯电缆中的五根芯分别为电源正极接线、电源负极接线、光电编码器的A相输出线、B相输出线和Z相输出线。本实用新型结构紧凑，制作方便，发热小，散热性能好，工作可靠性高，工作寿命长，实用性强，便于推广使用。

Description

一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器

技术领域

本实用新型涉及一种光电编码器，尤其是涉及一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器。

背景技术

随着国内自动化设备生产量的增加，对增量式NPN型集电极开路三相输出式光电编码器的需求也随之增多。但在24V直流环境下，国内外同类产品质量性能都非常不稳定，产品外壳发烫，体感温度大约在50摄氏度左右。此电压环境下产品一年内连续工作报废率大概在40%以上，严重影响了产品的可靠性，产品的质量差，使用寿命短，更换成本高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其结构紧凑，设计新颖合理，加工制作方便，发热小，散热性能好，质量好，工作可靠性高，工作寿命长，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：包括一端敞口的外壳和固定连接在所述外壳敞口端的基座，以及设置在由所述外壳和基座构成的空腔内的信号处理电路板，所述基座上安装有轴承，所述轴承上安装有一端位于所述外壳外部且另一端位于所述外壳内部的转轴，位于所述外壳内部的一段转轴上固定连接有码盘底座，所述码盘底座上固定连接有码盘，位于所述码盘底座下方的基座上固定连接有光电模块，所述光电模块上设置有供码盘插入的凹槽，所述光电模块内集成有光发射器和光接收器，所述光发射器和光接收器分别位于所述凹槽的两侧，所述信号处理电路板的一端与所述基座固定连接，所述信号处理电路板的另一端与所述光电模块固定连接，所述信号处理电路板上连接有从外壳内部穿到外壳外部的五芯电缆，且所述外壳上开有供五芯电缆穿过的过线孔，所述五芯电缆与所述过线孔之间设置有护线圈，所述五芯电缆中的五根芯分别为电源正极接线、电源负极接线、光电编码器的A相输出线、光电编码器的B相输出线和光电编码器的Z相输出线。

上述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述信号处理电路板上集成的信号处理电路由电源管理芯片IC1，电感L1，极性电容C1和C3，无极性电容C2、C4、C5和C6，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R14、R15和R17，三极管Q1、Q2、Q3和Q4，以及稳压二极管D1、D2、D3、D4和D5构成；所述光电模块为光电转换芯片IC2；所述电源管理芯片IC1的电源输入引脚VIN和使能引脚EN以及极性电容C1的正极、无极性电容C2的一端、稳压二极管D1的负极和电阻R8的一端均通过五芯电缆中的电源正极接线与外部电源的正极VCC相接，所述电源管理芯片IC1的电压转换引脚SW与稳压二极管D2的负极和电感L1的一端相接，所述电感L1的另一端与无极性电容C6的一端、极性电容C3的正极、电阻R1的一端、电阻R14的一端、电阻R15的一端、电阻R17的一端和光电转换芯片IC2的正电压引脚V相接，所述电源管理芯片IC1的逆变输出电压反馈引脚FB与无极性电容C4的一端相接，所述电源管理芯片IC1的逆变输出引脚INV与电阻R1的一端和电阻R2的一端相接，所述无极性电容C4的另一端通过电阻R3与电阻R1的另一端相接，所述电源管理芯片IC1的整流引脚RT与电阻R4的一端和无极性电容C5的一端相接，所述电阻R14的另一端与电阻R5的一端和光电转换芯片IC2的第三信号输出引脚I相接，所述电阻R5的另一端与三极管Q1的基极相接，所述三极管Q1的集电极与电阻R8的另一端和三极管Q2的基极相接，所述三极管Q2的集电极为光电编码器的Z相输出端且与五芯电缆中的光电编码器的Z相输出线和稳压二极管D5的负极相接，所述电阻R15的另一端与电阻R6的一端和光电转换芯片IC2的第一信号输出引脚A相接，所述电阻R6的另一端与三极管Q3的基极相接，所述三极管Q3的集电极为光电编码器的A相输出端且与五芯电缆中的光电编码器的A相输出线和稳压二极管D3的负极相接，所述电阻R17的另一端与电阻R7的一端和光电转换芯片IC2的第二信号输出引脚B相接，所述电阻R7的另一端与三极管Q4的基极相接，所述三极管Q4的集电极为光电编码器的B相输出端且与五芯电缆中的光电编码器的B相输出线和稳压二极管D4的负极相接；所述极性电容C1的负极、无极性电容C2的另一端、稳压二极管D1的正极、稳压二极管D2的正极、无极性电容C6的另一端、极性电容C3的负极、电源管理芯片IC1的接地引脚GND、电阻R2的另一端、电阻R4的另一端、无极性电容C5的另一端、三极管Q1的发射极、三极管Q2的发射极、稳压二极管D5的正极、三极管Q3的发射极、稳压二极管D3的正极、三极管Q4的发射极、稳压二极管D4的正极、光电编码器的负电压引脚G和无极性电容C7的一端均通过五芯电缆中的电源负极接线与外部电源的负极OV相接，所述无极性电容C7的另一端接地NC。

上述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述基座通过第一沉头螺丝固定连接在所述外壳敞口端。

上述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述基座与所述外壳之间设置有密封圈。

上述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：位于所述外壳外部的一段转轴上径向设置有卡槽，所述卡槽中设置有用于防止所述转轴轴向晃动的卡簧。

上述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述码盘底座与所述轴承之间设置有垫片。

上述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述光电模块通过第二沉头螺丝固定连接在所述基座上。

上述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述转轴为钢轴。

上述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述码盘为菲林码盘。

上述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述护线圈为橡胶护线圈。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型结构紧凑，设计新颖合理，加工制作方便。

2、本实用新型通过信号处理电路的改进，降低了自身功率消耗，降低了自身发热，同时保证了信号输出功率；外壳由铝合金材料制成，增强了本实用新型的散热能力，改善了本实用新型的质量，从而使得本实用新型在24V环境下连续工作，外壳基本不会发烫，延长了工作寿命，连续工作一年故障率小于1%，连续工作两年故障率小于2%。

3、本实用新型的工作可靠性高，无需经常维护维修和更换，降低了维护维修成本和产品更换成本。

4、本实用新型的实用性强，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本实用新型结构紧凑，设计新颖合理，加工制作方便，发热小，散热性能好，质量好，工作可靠性高，工作寿命长，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型信号处理电路的电路原理图。

图3为本实用新型码盘的结构示意图。

附图标记说明:

1-转轴；        2-卡簧；        3-轴承；

4—基座；         5—密封圈；        6—垫片；

7—码盘；         8—码盘底座；      9—五芯电缆；

10—护线圈；      11—外壳；         12—信号处理电路板；

13—光电模块；    13-1—凹槽；       14—第二沉头螺丝；

15—第一沉头螺丝。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括一端敞口的外壳11和固定连接在所述外壳11敞口端的基座4，以及设置在由所述外壳11和基座4构成的空腔内的信号处理电路板12，所述基座4上安装有轴承3，所述轴承3上安装有一端位于所述外壳11外部且另一端位于所述外壳11内部的转轴1，位于所述外壳11内部的一段转轴1上固定连接有码盘底座8，所述码盘底座8上固定连接有码盘7，位于所述码盘底座8下方的基座4上固定连接有光电模块13，所述光电模块13上设置有供码盘7插入的凹槽13-1，所述光电模块13内集成有光发射器和光接收器，所述光发射器和光接收器分别位于所述凹槽13-1的两侧，所述信号处理电路板12的一端与所述基座4固定连接，所述信号处理电路板12的另一端与所述光电模块13固定连接，所述信号处理电路板12上连接有从外壳11内部穿到外壳11外部的五芯电缆9，且所述外壳11上开有供五芯电缆9穿过的过线孔，所述五芯电缆9与所述过线孔之间设置有护线圈10，所述五芯电缆9中的五根芯分别为电源正极接线、电源负极接线、光电编码器的A相输出线、光电编码器的B相输出线和光电编码器的Z相输出线。

结合图2，本实施例中，所述信号处理电路板12上集成的信号处理电路由电源管理芯片IC1，电感L1，极性电容C1和C3，无极性电容C2、C4、C5和C6，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R14、R15和R17，三极管Q1、Q2、Q3和Q4，以及稳压二极管D1、D2、D3、D4和D5构成；所述光电模块13为光电转换芯片IC2；所述电源管理芯片IC1的电源输入引脚VIN和使能引脚EN以及极性电容C1的正极、无极性电容C2的一端、稳压二极管D1的负极和电阻R8的一端均通过五芯电缆9中的电源正极接线与外部电源的正极VCC相接，所述电源管理芯片IC1的电压转换引脚SW与稳压二极管D2的负极和电感L1的一端相接，所述电感L1的另一端与无极性电容C6的一端、极性电容C3的正极、电阻R1的一端、电阻R14的一端、电阻R15的一端、电阻R17的一端和光电转换芯片IC2的正电压引脚V相接，所述电源管理芯片IC1的逆变输出电压反馈引脚FB与无极性电容C4的一端相接，所述电源管理芯片IC1的逆变输出引脚INV与电阻R1的一端和电阻R2的一端相接，所述无极性电容C4的另一端通过电阻R3与电阻R1的另一端相接，所述电源管理芯片IC1的整流引脚RT与电阻R4的一端和无极性电容C5的一端相接，所述电阻R14的另一端与电阻R5的一端和光电转换芯片IC2的第三信号输出引脚I相接，所述电阻R5的另一端与三极管Q1的基极相接，所述三极管Q1的集电极与电阻R8的另一端和三极管Q2的基极相接，所述三极管Q2的集电极为光电编码器的Z相输出端且与五芯电缆9中的光电编码器的Z相输出线和稳压二极管D5的负极相接，所述电阻R15的另一端与电阻R6的一端和光电转换芯片IC2的第一信号输出引脚A相接，所述电阻R6的另一端与三极管Q3的基极相接，所述三极管Q3的集电极为光电编码器的A相输出端且与五芯电缆9中的光电编码器的A相输出线和稳压二极管D3的负极相接，所述电阻R17的另一端与电阻R7的一端和光电转换芯片IC2的第二信号输出引脚B相接，所述电阻R7的另一端与三极管Q4的基极相接，所述三极管Q4的集电极为光电编码器的B相输出端且与五芯电缆9中的光电编码器的B相输出线和稳压二极管D4的负极相接；所述极性电容C1的负极、无极性电容C2的另一端、稳压二极管D1的正极、稳压二极管D2的正极、无极性电容C6的另一端、极性电容C3的负极、电源管理芯片IC1的接地引脚GND、电阻R2的另一端、电阻R4的另一端、无极性电容C5的另一端、三极管Q1的发射极、三极管Q2的发射极、稳压二极管D5的正极、三极管Q3的发射极、稳压二极管D3的正极、三极管Q4的发射极、稳压二极管D4的正极、光电编码器的负电压引脚G和无极性电容C7的一端均通过五芯电缆9中的电源负极接线与外部电源的负极OV相接，所述无极性电容C7的另一端接地NC，具体是接到所述外壳11的内壁上。

信号处理电路中，极性电容C1、无极性电容C2和稳压二极管D1构成的电路用于整流和防反接；电源管理芯片IC1，电感L1，极性电容C3，无极性电容C4、C5和C6，电阻R1、R2、R3和R4以及稳压二极管D2构成的电路用于进行DC-DC电压转换，并为光电转换芯片IC2供电；光电转换芯片IC2以及电阻R14、R15和R17构成的电路用于进行光信号到电信号的转换；电阻R5和R8、三极管Q1和Q2以及稳压二极管D5对光电转换芯片IC2的第三信号输出引脚I输出的信号进行反相和整流放大处理后就得到了光电编码器的Z相输出信号；电阻R6、三极管Q 3和稳压二极管D3对光电转换芯片IC2的第一信号输出引脚A输出的信号进行反相和整流放大处理后就得到了光电编码器的A相输出信号；电阻R7、三极管Q4和稳压二极管D4对光电转换芯片IC2的第二信号输出引脚B输出的信号进行反相和整流放大处理后就得到了光电编码器的B相输出信号。

结合图1，本实施例中，所述基座4通过第一沉头螺丝15固定连接在所述外壳11敞口端。所述基座4与所述外壳11之间设置有密封圈5。位于所述外壳11外部的一段转轴1上径向设置有卡槽，所述卡槽中设置有用于防止所述转轴1轴向晃动的卡簧2。所述码盘底座8与所述轴承3之间设置有垫片6。所述光电模块13通过第二沉头螺丝14固定连接在所述基座4上。

具体实施时，所述转轴1为钢轴。所述码盘7为菲林码盘，所述菲林码盘的结构示意图如图3所示。所述护线圈10为橡胶护线圈。所述外壳11由铝合金材料制成。

本实用新型的工作原理及工作过程是：由外部电机带动转轴1旋转时，转轴1就通过码盘底座8带动码盘7旋转，码盘7旋转过程中，光电模块13实时检测码盘7旋转信号并产生脉冲信号，产生的脉冲信号经信号处理电路进行整流放大处理后通过光电编码器的A相输出线、光电编码器的B相输出线和光电编码器的Z相输出线输出，A、B两相脉冲相差90度相位角，由此可测出光电编码器转动方向与电机转速。A相输出线用来测量脉冲个数，B相输出线与A相输出线配合可测量出转动方向，Z相输出线为零脉冲线，光电编码器每转一圈产生一个脉冲，用来测量脉冲个数；如果A相脉冲比B相脉冲超前则光电编码器为正转，否则为反转。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：包括一端敞口的外壳（11）和固定连接在所述外壳（11）敞口端的基座（4），以及设置在由所述外壳（11）和基座（4）构成的空腔内的信号处理电路板（12），所述基座（4）上安装有轴承（3），所述轴承（3）上安装有一端位于所述外壳（11）外部且另一端位于所述外壳（11）内部的转轴（1），位于所述外壳（11）内部的一段转轴（1）上固定连接有码盘底座（8），所述码盘底座（8）上固定连接有码盘（7），位于所述码盘底座（8）下方的基座（4）上固定连接有光电模块（13），所述光电模块（13）上设置有供码盘（7）插入的凹槽（13-1），所述光电模块（13）内集成有光发射器和光接收器，所述光发射器和光接收器分别位于所述凹槽（13-1）的两侧，所述信号处理电路板（12）的一端与所述基座（4）固定连接，所述信号处理电路板（12）的另一端与所述光电模块（13）固定连接，所述信号处理电路板（12）上连接有从外壳（11）内部穿到外壳（11）外部的五芯电缆（9），且所述外壳（11）上开有供五芯电缆（9）穿过的过线孔，所述五芯电缆（9）与所述过线孔之间设置有护线圈（10），所述五芯电缆（9）中的五根芯分别为电源正极接线、电源负极接线、光电编码器的A相输出线、光电编码器的B相输出线和光电编码器的Z相输出线。

2.按照权利要求1所述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述信号处理电路板（12）上集成的信号处理电路由电源管理芯片IC1，电感L1，极性电容C1和C3，无极性电容C2、C4、C5和C6，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R14、R15和R17，三极管Q1、Q2、Q3和Q4，以及稳压二极管D1、D2、D3、D4和D5构成；所述光电模块（13）为光电转换芯片IC2；所述电源管理芯片IC1的电源输入引脚VIN和使能引脚EN以及极性电容C1的正极、无极性电容C2的一端、稳压二极管D1的负极和电阻R8的一端均通过五芯电缆（9）中的电源正极接线与外部电源的正极VCC相接，所述电源管理芯片IC1的电压转换引脚SW与稳压二极管D2的负极和电感L1的一端相接，所述电感L1的另一端与无极性电容C6的一端、极性电容C3的正极、电阻R1的一端、电阻R14的一端、电阻R15的一端、电阻R17的一端和光电转换芯片IC2的正电压引脚V相接，所述电源管理芯片IC1的逆变输出电压反馈引脚FB与无极性电容C4的一端相接，所述电源管理芯片IC1的逆变输出引脚INV与电阻R1的一端和电阻R2的一端相接，所述无极性电容C4的另一端通过电阻R3与电阻R1的另一端相接，所述电源管理芯片IC1的整流引脚RT与电阻R4的一端和无极性电容C5的一端相接，所述电阻R14的另一端与电阻R5的一端和光电转换芯片IC2的第三信号输出引脚I相接，所述电阻R5的另一端与三极管Q1的基极相接，所述三极管Q1的集电极与电阻R8的另一端和三极管Q2的基极相接，所述三极管Q2的集电极为光电编码器的Z相输出端且与五芯电缆（9）中的光电编码器的Z相输出线和稳压二极管D5的负极相接，所述电阻R15的另一端与电阻R6的一端和光电转换芯片IC2的第一信号输出引脚A相接，所述电阻R6的另一端与三极管Q3的基极相接，所述三极管Q3的集电极为光电编码器的A相输出端且与五芯电缆（9）中的光电编码器的A相输出线和稳压二极管D3的负极相接，所述电阻R17的另一端与电阻R7的一端和光电转换芯片IC2的第二信号输出引脚B相接，所述电阻R7的另一端与三极管Q4的基极相接，所述三极管Q4的集电极为光电编码器的B相输出端且与五芯电缆（9）中的光电编码器的B相输出线和稳压二极管D4的负极相接；所述极性电容C1的负极、无极性电容C2的另一端、稳压二极管D1的正极、稳压二极管D2的正极、无极性电容C6的另一端、极性电容C3的负极、电源管理芯片IC1的接地引脚GND、电阻R2的另一端、电阻R4的另一端、无极性电容C5的另一端、三极管Q1的发射极、三极管Q2的发射极、稳压二极管D5的正极、三极管Q3的发射极、稳压二极管D3的正极、三极管Q4的发射极、稳压二极管D4的正极、光电编码器的负电压引脚G和无极性电容C7的一端均通过五芯电缆（9）中的电源负极接线与外部电源的负极OV相接，所述无极性电容C7的另一端接地NC。

3.按照权利要求1或2所述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述基座（4）通过第一沉头螺丝（15）固定连接在所述外壳（11）敞口端。

4.按照权利要求1或2所述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述基座（4）与所述外壳（11）之间设置有密封圈（5）。

5.按照权利要求1或2所述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：位于所述外壳（11）外部的一段转轴（1）上径向设置有卡槽，所述卡槽中设置有用于防止所述转轴（1）轴向晃动的卡簧（2）。

6.按照权利要求1或2所述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述码盘底座（8）与所述轴承（3）之间设置有垫片（6）。

7.按照权利要求1或2所述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述光电模块（13）通过第二沉头螺丝（14）固定连接在所述基座（4）上。

8.按照权利要求1或2所述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述转轴（1）为钢轴。

9.按照权利要求1或2所述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述码盘（7）为菲林码盘。

10.按照权利要求1或2所述的一种NPN型集电极开路三相输出式光电编码器，其特征在于：所述护线圈（10）为橡胶护线圈。

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