CN203881356U - 正余弦编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种正余弦编码器，包括一光发射器、一透镜、一具有若干第一狭缝的光栅、一码盘和一第一光电传感器，光发射器发射的光依次经过透镜、光栅和码盘后传输到第一光电传感器，码盘包括一全透光区，正余弦编码器还包括有：一透光部、一遮光部、一第二光电传感器和一调节电路；透光部和遮光部分别刻有若干与第一狭缝相同的第二狭缝和第三狭缝，且第二狭缝与第一狭缝对齐，第三狭缝与第一狭缝完全错开；自全透光区透射的光分别通过透光部和遮光部传输到第二光电传感器；调节电路分别与第二光电传感器和第一光电传感器电连接。本实用新型弥补了现有设备因码盘或其它外界因素造成编码不准确的缺陷，具有准确、可靠的优点。

Description

正余弦编码器

技术领域

本实用新型涉及一种正余弦编码器。

背景技术

在工程测量领域，通常使用正余弦编码器或绝对式编码器对电机的旋转角度、速度或传动的距离等参数进行测量。对于增量式编码器而言，如图1所示，当增量式编码器通电后，光源1产生光束，通过光栅2和具有均匀刻线的码盘3，码盘3随着转动轴4转动，在码盘3背面安装有第一光电传感器5，通过电路转换后输出一组AB正余弦信号。

该正余弦编码器连接后续接收设备时需对输出的正余弦信号进行计数累加才能计算出当前的角度，并记忆所累加的角度位置值，以便后面再转动时继续之前的计数累加。当停电以后编码器的转动轴随测量设备再转动，编码器无法再提供输出，或后续接收设备无法做计数累加，从而原始位置丢失，造成对于原始零点的测量偏移。再通电后已经不是停电前所计数记忆的位置了，需要回到原始零点重新校准后才能测量。

同时由于各种工作环境因素引起的非正常性变化，如光发射器随供电电压的波动或温度变化而光强度的变化、透镜、码盘的玻璃面受灰尘或油污的影响透过率下降、所述第一光电传感器随温度变化的灵敏度变化等等，均会导致所述正余弦编码器输出的正弦信号和余弦信号不稳定，影响分辨率。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中的正余弦编码器因为长时间使用而造成准确度下降的缺陷，提供一种能够实现自我修正的、高精度的正余弦编码器。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种正余弦编码器，包括一光发射器、一透镜、一具有若干第一狭缝的光栅、一码盘和一组(两个)第一光电传感器，所述透镜用于聚焦或发散所述光发射器发射的光，以形成平行光束，所述光发射器发射的光依次经过所述透镜、所述光栅和所述码盘后传输到所述第一光电传感器，所述第一光电传感器输出一正弦信号和一余弦信号，其特点是，

所述码盘包括一全透光区，所述正余弦编码器还包括有：一透光部、一遮光部、一组(两个)第二光电传感器和一调节电路；所述透光部和所述遮光部分别刻有若干与所述第一狭缝相同的第二狭缝和第三狭缝，且所述第二狭缝与所述第一狭缝对齐，所述第三狭缝与所述第一狭缝完全错开；自所述全透光区透射的光分别通过所述透光部和所述遮光部传输到所述第二光电传感器，所述第二光电传感器输出两个电压信号，因为所述第二狭缝、第三狭缝与所述第一狭缝的宽度、密度相同，且所述第一光电传感器与所述第二光电传感器相同，所以所述第二光电传感器检测到的光通量应分别等于所述第一光电传感器检测到的最大光通量和最小光通量，所述两个电压信号分别等于所述正弦信号和所述余弦信号的最大值和最小值。

所述调节电路分别与所述第二光电传感器和所述第一光电传感器电连接，接收正弦信号、余弦信号和两个电压信号，输出一标准正弦信号和一标准余弦信号。

本实用新型通过检测两个电压，就能获得正弦信号和余弦信号的峰值，避免了直接测量正弦信号和余弦信号的峰值时，由于光发射器随供电电压的波动或温度变化而光强度的变化、透镜、码盘的玻璃面受灰尘或油污、码盘转动等外界因素造成的正弦信号和余弦信号不稳定、不准确的缺点。

较佳的，所述透光部和所述遮光部均设置于一刻线码道上，这样能够保证光线传输至所述透光部和所述遮光部前的光通量一致，进一步确保了后续所述第二光电传感器输出的电压能准确的等于正弦信号、余弦信号的峰值。

较佳的，所述全透光区为环形，所述环形的圆心与所述码盘的圆心重合，这样保证了在码盘旋转时，光线的均匀性。

较佳的，所述调节电路包括一微处理器和一负反馈放大电路，所述微处理器与所述第二光电传感器电连接，所述负反馈放大电路分别与所述微处理器和所述第一光电传感器电连接。

较佳的，所述第一光电传感器与所述第二光电传感器为同一光电传感器的不同端口，这样保证了第一光电传感器与第二光电传感器的各项参数一致，以免影响测量精度。

较佳的，所述光发射器为LED光源。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型的正余弦编码器能够避免因码盘有油污或缺损、温度环境变化等外界因素导致的正余弦信号不准确，通过自我修正，以使得输出的正余弦信号达到标准的幅度，提高编码的准确性和可靠性。

附图说明

图1为现有技术的正余弦编码器的结构示意图。

图2为本实用新型的实施例的正余弦编码器的结构示意图。

图3为本实用新型的实施例的码盘的结构示意图。

图4为本实用新型的实施例的调节电路的结构示意图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

实施例1

一正余弦编码器，参见图2，包括一光发射器22、一透镜23、一光栅24、一码盘21、一第一光电传感器25、一透光部、一遮光部、一第二光电传感器26、一调节电路和一编码器件28。

其中，所述透镜23用于聚焦或发散所述光发射器22发射的光，以形成平行光束。

所述光栅24具有若干等宽、等距的第一狭缝，所述第一狭缝之间的刻线间隔宽度是0.5mm。

所述码盘21如图3所示，设有若干编码狭缝211，该些编码狭缝211形成一编码区，与所述第一狭缝等宽，所述编码狭缝之间的刻线间隔宽度是0.5mm。所述码盘的中心设有一圆孔212，所述码盘21上还设置有一全透光区213，采用全透明的玻璃材质，光线在穿透所述全透光区213前后光通量不会发生改变，本实施例的全透光区213的形状类似于一个圆环、设置于所述圆孔212与所述编码狭缝211之间，但本实用新型的码盘并不局限于将所述全透光区213设于所述圆孔212与所述编码狭缝211之间，所述全透光区213还可设置于所述编码狭缝211的外圈。

所述第一光电传感器25、所述第二光电传感器26并排设置在所述码盘21的下游，所述第二光电传感器26与所述码盘21之间还并排设置有所述透光部和所述遮光部，图2中所述透光部和所述遮光部设置于同一刻线码道27上。并且所述透光部和所述遮光部分别刻有若干与所述第一狭缝相同的第二狭缝和第三狭缝，所述第二狭缝之间、所述第三狭缝之间的刻线间隔宽度同样也都是0.5mm。所述第二狭缝与所述第一狭缝对齐，所述第三狭缝与所述第一狭缝完全错开。

所述调节电路包括一微处理器291和一负反馈放大电路292，所述微处理器291与所述第二光电传感器26电连接，所述负反馈放大电路292分别与所述微处理器291和所述第一光电传感器25电连接。

所述正余弦编码器的工作过程为：参见图2，所述光发射器22发射的光经过所述透镜23变成平行、均匀的光线，然后经过所述光栅24分成若干光束，再透射到所述码盘21，此时，一部分光束通过所述编码狭缝211达到所述第一光电传感器25的输入端，由于所述编码狭缝211随着所述码盘21转动，所述第一光电传感器25检测到变化的光通量、输出正弦信号A和余弦信号B；另一部分光束透过所述全透光区213，分别经所述刻线码道27的透光部和遮光部达到所述第二光电传感器26的输入端，由于所述全透光区213不会改变光通量，并且所述透光部和所述遮光部是固定的，所述第二光电传感器26检测到两组稳定的光通量、输出一组电压S+和S-。参见图4，电压S+和S-输入至所述微处理器291的输入端，所述微处理器291输出一放大信号至所述负反馈放大电路292，正弦信号A和余弦信号B也输入至所述负反馈放大电路292的输入端，所述负反馈放大电路292按照所述放大信号放大正弦信号A和余弦信号B，输出标准正弦信号A’和标准余弦信号B’，所述编码器件28对标准正弦信号A’和标准余弦信号B’进行编码，具体的编码过程和现有技术相同，在此不再赘述。

本实施例利用所述第二狭缝、第三狭缝与所述编码狭缝211宽度、密度相同，且所述第一光电传感器25与所述第二光电传感器26相同的结构特征，将所述第二光电传感器26检测到的光通量等效于所述第一光电传感器25检测到的最大光通量和最小光通量，即电压S+等于正弦信号A和余弦信号B的最大值，电压S-等于正弦信号A和余弦信号B的最小值，实现了不直接测量正弦信号A和余弦信号B，而是通过测量电压S+和S-的值来间接获得正弦信号A和余弦信号B的峰值，然后再对正弦信号A和余弦信号B进行放大。这样，能够准确测得由于各种工作环境因素引起的非正常性变化(如所述光发射单元25随供电电压的波动或温度变化而光强度的变化、所述透镜23、所述码盘21的玻璃面受灰尘或油污的影响透光率下降、所述第一光电传感器25随温度变化的灵敏度变化引起的测量误差。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种正余弦编码器，包括一光发射器、一透镜、一具有若干第一狭缝的光栅、一码盘和一第一光电传感器，

所述透镜用于聚焦或发散所述光发射器发射的光，以形成平行光束，

所述光发射器发射的光依次经过所述透镜、所述光栅和所述码盘后传输到所述第一光电传感器，

其特征在于，所述码盘包括一全透光区，所述正余弦编码器还包括有：一透光部、一遮光部、一第二光电传感器和一调节电路；

所述透光部和所述遮光部分别刻有若干与所述第一狭缝相同的第二狭缝和第三狭缝，且所述第二狭缝与所述第一狭缝对齐，所述第三狭缝与所述第一狭缝完全错开；

自所述全透光区透射的光分别通过所述透光部和所述遮光部传输到所述第二光电传感器；

所述调节电路分别与所述第二光电传感器和所述第一光电传感器电连接。

2.如权利要求1所述的正余弦编码器，其特征在于，所述透光部和所述遮光部均设置于一刻线码道上。

3.如权利要求1所述的正余弦编码器，其特征在于，所述全透光区为环形，所述环形的圆心与所述码盘的圆心重合。

4.如权利要求1所述的正余弦编码器，其特征在于，所述调节电路包括一微处理器和一负反馈放大电路，所述微处理器与所述第二光电传感器电连接，所述负反馈放大电路分别与所述微处理器和所述第一光电传感器电连接。

5.如权利要求1所述的正余弦编码器，其特征在于，所述第一光电传感器与所述第二光电传感器为同一光电传感器的不同端口。

6.如权利要求1所述的正余弦编码器，其特征在于，所述光发射器为LED光源。