CN203933572U - 一种单步输出四分之一脉冲的编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械接触式编码器，尤其是一种单步输出四分之一脉冲的编码器。它包括编码盘、基座、定位片和编码基片，定位片将编码盘定位嵌装在基座内，编码基片装配在编码盘的底面上；编码基片上设置有接触部，编码盘的边缘侧或上表面设置有定位齿，定位齿的个数是接触部个数的四倍；基座上镶嵌有左信号件、公共信号件和右信号件；编码盘带动编码基片相对于基座和定位片作旋转运动时，左信号件的内端、公共信号件的内端和右信号件的内端分别与接触部相接触或分离。本实用新型每旋转一个定位点（即定位齿），就会有一组通短信号状态的改变，从而实现单步输出四分之一脉冲信号，每个通断序列可通过微型计算机程序转化成带符号的数值量信号。

Description

一种单步输出四分之一脉冲的编码器

技术领域

本实用新型涉及一种机械接触式编码器，尤其是一种单步输出四分之一脉冲的编码器。

背景技术

周知，编码器被广泛运用于以微型计算机为核心的电子产品中，现有的机械接触式编码器每旋转一个定位点时，编码器会输出四次或两次不同的通断方式，它实际上是操作人员向微型计算机输入带符号数字量的一种装置，操作人员将欲输入的正、负号及数值量信号通过编码器的旋转方向及旋转时编码器信号端子通断次数完成，编码器的顺时针、逆时针旋转方向将形成两组相同序列，但相互存在相位差的两序列信号输出，即：如若顺时针旋转编码器旋扭将形成左、右信号端子与公用端之间存在着相同通断序列、但是左信号通断总是超前或滞后于右信号通断输出；如若逆时针旋转编码器旋扭时将形成： 与顺时针旋转时超前或滞后相反的通断序列信号。左、右信号端子与公用端子之间通断的超前或滞后通过微型计算机程序解码转化成正、负值符号输入到微型计算机， 编码器旋转时的通断次数通过微型计算机程序解码转化成数值量信号，由此向受控体输入正数值量或负数值量。

由于传统编码器机械开关的通断次数频繁，编码器通断瞬间也将产生振荡信号，当操作人员旋转编码器时，正常的通断信号夹杂着振荡杂讯信号，虽然这些振荡信号可以通过软件或硬件的方法过滤一小部份，然而这种后期的技术处理伴随着软、硬件开销增大、影响速度及稳定性，尤其是无法从根本上把信号中存在的振荡杂迅过滤掉。微型计算机程序在繁杂的程序任务中，较难以识别密集通断及振荡杂迅信号，可能将振荡杂迅和正常的通断混淆，自然就无法快速准确的向受控设备输入正确的调控参数。另外，在金属片上制造密集并且要求精密的孔位或空缺，也是生产现有机械接触式编码器的一项困扰。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种单步输出四分之一脉冲的编码器，其每旋转一个定位点数将输出四分之一个通断序列信号，即：在向微型计算机输入一个步进数据时，微型计算机识别左、右序列信号的一个状态，能够同时向受控体发出加一数值量或减一数值量，有效的避免信号错乱现象的发生，性能极为稳定。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种单步输出四分之一脉冲的编码器，它包括编码盘、基座、定位片和编码基片，所述定位片将编码盘定位嵌装在基座内，所述编码基片装配在编码盘的底面上；

所述编码基片上环周的设置有若干个接触部，所述编码盘的边缘侧或上表面均匀的设置有若干个定位齿，所述定位齿的个数是接触部个数的四倍；

所述基座上镶嵌有左信号件、公共信号件和右信号件，所述公共信号件的内端形成有分别与左信号件和右信号件相对应的左支部、右支部，所述左信号件与右信号件以基座的轴心为对称点作对称分布；

所述编码盘带动编码基片相对于基座和定位片作旋转运动时，所述左信号件的内端、公共信号件的内端和右信号件的内端分别与接触部相接触或分离。

优选地，所述编码基片为圆环状结构金属片，所述编码基片上环周的开设有若干个第一扇形孔位，所述接触部形成于相邻的两个第一扇形孔位之间。

优选地，所述编码基片上还环周的开设有若干个第一固定孔，所述编码盘的底面上环周的开设有若干个与第一固定孔相对位的定位块，所述编码盘通过第一固定孔与定位块的对位配合装配在编码盘的底面上。

优选地，所述左信号件的内端、右信号件的内端以及左支部和右支部的头端均形成有长条状结构的第一引脚刷；

所述左支部、右支部与公共信号件的外端呈Y型分布，所述左支部与左信号件的内端并行设置，所述右支部与右信号件的内端并行设置。

优选地，所述编码基片为圆环状金属片，所述接触部的头端带有条状结构的第二引脚刷，所述接触部环周的设置于编码基片外边缘，所述接触部的根部与编码基片连为一体，所述第二引脚刷与编码基片相分离。

优选地，所述编码盘的底面上环周的设置有若干个固定柱，所述接触部的根部开设有与固定柱相对应的第二固定孔，所述编码基片通过第二固定孔与固定柱的对位配合装配在编码盘的底面上。

优选地，所述左信号件的内端和右信号件的内端均呈扇形结构，所述左信号件和右信号件的扇形区域内均开设有第二扇形孔位，所述左支部与右支部连为一体并呈扇形结构，所述左信号件的内端与左支部的右端相对，所述右信号件的内端与右支部的左端相对。

优选地，所述接触部的个数为5-8个。

优选地，所述定位齿环周的设置于编码盘的边缘侧，所述定位片包括一扁平状的金属弹片和设置于金属片中间位置的凸包，所述凸包与定位齿相啮合。

优选地，所述定位齿环周的设置于编码盘的上表面，所述定位片为圆环形翘弯结构的金属片，在所述定位片上形成有两个最低点，其中一个最低点或两个最低点上形成有外凸触点。

由于采用了上述方案，本实用新型每旋转一个定位点（即定位齿），就会有一组通短信号状态的改变，从而实现单步输出四分之一脉冲信号，每个通断序列可通过微型计算机程序转化成带符号的数值量信号；其结构简单，有效地避免了因传统编码器开关通断次数频繁而容易出现信号错乱的问题，保证了编码器的稳定性，具有很强的实用性和市场推广价值。

附图说明

图1是本实用新型第一个实施例的结构分解示意图；

图2是本实用新型第一个实施例的编码盘与编码基片的分解结构示意图；

图3是本实用新型第一个实施例的编码盘的结构示意图；

图4是本实用新型第一个实施例的各信号件的结构及布置关系示意图；

图5是本实用新型第一个实施例的编码基片旋转至“1”位置时的工作示意图；

图6是本实用新型第一个实施例的编码基片旋转至“2”位置时的工作示意图；

图7是本实用新型第一个实施例的编码基片旋转至“3”位置时的工作示意图；

图8是本实用新型第一个实施例的编码基片旋转至“4”位置时的工作示意图；

图9是本实用新型第二个实施例的结构分解示意图；

图10是本实用新型第二个实施例的编码盘与编码基片的组装结构示意图；

图11是本实用新型第二个实施例的编码基片的结构示意图；

图12是本实用新型第二个实施例的编码盘的结构示意图；

图13是本实用新型第二个实施例的各信号件的结构及布置关系示意图；

图14是本实用新型第二个实施例的编码基片旋转至“1”位置时的工作示意图；

图15是本实用新型第二个实施例的编码基片旋转至“2”位置时的工作示意图；

图16是本实用新型第二个实施例的编码基片旋转至“3”位置时的工作示意图；

图17是本实用新型第二个实施例的编码基片旋转至“4”位置时的工作示意图；

图18是本实用新型实施例的其中一种定位片的结构示意图。

图中：

1、编码盘；2、基座；3、定位片；4、编码基片；5、接触部；6、定位齿；7、左信号件；8、公共信号件；9、右信号件；10、左支部；11、右支部；12、固定柱；13、第二扇形孔位；1-1、定位块；3-1、金属弹片；3-2、外凸包；3-3、外凸触点；4-1、第一扇形孔位；4-2、第一固定孔；4-3、第二固定孔；A、第一引脚刷；B、第二引脚刷。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1和图9所示，本实施例提供的一种单步输出四分之一脉冲的编码器，它包括编码盘1、基座2、定位片3和编码基片4，定位片3将编码盘1定位嵌装在基座2的圆形基槽内，编码基片4装配在编码盘1的底面上；在编码基片4上环周的设置有若干个接触部5，在编码盘1的边缘侧或上表面均匀的设置有若干个定位齿6（如此，可利用定位齿6形成一个定位点）；其中，定位齿6的个数是接触部5的个数的四倍；同时，在基座2上镶嵌有左信号件7、公共信号件8和右信号件9，在公共信号件8的内端形成有分别与左信号件7和右信号件9相对应的左支部10、右支部11，左信号件7与右信号件9以基座2的轴心为对称点作对称分布，此方式可使公共信号件8始终与编码基片4保持接触状态，而左支部10与左信号件7相近则可形成一组左编码通断信号，右支部11与右信号件9相近则可形成一组右编码通断信号；如此，当编码盘1带动编码基片4相对于基座2和定位片3作旋转运动时，左信号件7的内端、公共信号件8的内端和右信号件9的内端分别与接触部5均可实现一种相接触或相分离的状态，即形成一个通断序列信号，进而实现左信号件7和右信号件9与公共信号件8的导通状态或断开状态；可以以一个接触部5为基准进行分析，即每完成一个接触部5的行程轨迹，将实现四种通断信号状态，避免了传统编码器通断次数过于频繁、信号错乱问题的发生，保证了编码器工作性能的稳定性。

本实施例的编码器的第一个实施例可采用如下方式实现，即：如图2至图4并结合图1所示，编码基片4为圆环状结构金属片，在编码基片4上环周的开设有若干个第一扇形孔位4-1，而接触部5则形成于相邻的两个第一扇形孔位4-1之间，如此，可实现编码基片4上实现良好的接触部5布置结构。

为便于将编码基片4装配在编码盘1上，在本实施例的编码基片4上还环周的开设有若干个第一固定孔4-2，同时在编码盘1的底面上环周的开设有若干个与第一固定孔4-2相对位的定位块1-1；如此，编码盘1可通过第一固定孔4-2与定位块1-1的对位配合装配在编码盘2的底面上。

为能够根据编码基片4的结构特点保证接触部5与各信号件的接触或断开，在左信号件7的内端、右信号件9的内端以及左支部10和右支部11的头端（即公共信号件8的整个内端）均形成有长条状结构的第一引脚刷A；同时，左支部10、右支部11与公共信号件8的外端呈Y型分布，而左支部10与左信号件7的内端并行设置（即左支部10始终与接触部5保持接触，左信号件7与左支部10形成一组通断信号），右支部11与右信号件9的内端并行设置（即右支部11始终与接触部5保持接触，右信号件9与右支部11形成一组通断信号）。

为进一步说明本实施例的编码器的工作原理，如图5至图8所示（图中1、2、3、4等标记点为定位点的标识）：

当编码基片4旋转至“1”位置时，编码盘1中的编码基片4（即接触部5）与左信号件7、右信号件9均未接触，此时，左、右通断信号为断开；

当编码基片4旋转至“2”位置时，编码盘1中的编码基片4（即接触部5）与左信号件7未接触、与右信号件9接触，此时，左通断信号为断开，右通断信号为导通；

当编码基片4旋转至“3”位置时，编码盘1中的编码基片4（即接触部5）与左信号件7、右信号件9均接触，此时，左、右通断信号为导通；

当编码基片4旋转至“4”位置时，编码盘1中的编码基片4（即接触部5）与左信号件7接触、与右信号件9未接触，此时，左通断信号为导通，右通断信号为断开；

如此，每旋转一个定位点，只会有一组通断信号状态的改变，即编码盘旋转时左、右信号存在有90度电性相位差，顺时针旋转或逆时针旋转编码盘1，左信号件7、右信号件9与公共信号件8之间均会输出有相位差的两列通断信号，微型计算机通过记录所处位置点的通断状态与上一状态进行比较，计算机程序能轻易的识别操作人员所输入的正数值或负数值的信号，从而实现单步输出四分之一脉冲信号，保证编码器的稳定性。

本实施例的编码器的第二个实施例可采用如下方式实现，即：如图10至图13并结合图9所示，编码基片4为圆环状金属片，而接触部5的头端则带有条状结构的第二引脚刷B，接触部5环周的设置于编码基片4的外边缘，接触部5的根部则与编码基片4连为一体，第二引脚刷B相对于编码基片4的上表面向上相分离，如此，可实现具有弹力性质的接触部5的结构。

为便于将编码基片4装配在编码盘1上，在编码盘1的底面上环周的设置有若干个固定柱12，同时，在接触部5的根部开设有与固定柱12相对应的第二固定孔4-3，编码基片4通过第二固定孔与固定柱12的对位配合装配在编码盘1的底面上。

为能够根据本实施例的编码基片4的结构特点保证接触部5与各信号件的接触或断开，本实施例的左信号件7的内端和右信号件9的内端均呈扇形结构，在左信号件7和右信号件9的扇形区域内均开设有第二扇形孔位13，此时，左支部10与右支部11连为一体并呈扇形结构，左信号件7的内端与左支部10的右端相对，右信号件9的内端与右支部11的左端相对。如此，可形成左右两组通断信号。

为进一步说明本实施例的编码器的工作原理，如图14至图17所示（图中1、2、3、4等标记点为定位点的标识）：

当编码基片4旋转至“1”位置时，编码盘1中的编码基片4（即接触部5）与左信号件7未接触、与右信号件9接触，此时，左通断信号为断开，右通断信号为导通；

当编码基片4旋转至“2”位置时，编码盘1中的编码基片4（即接触部5）与左信号件7、右信号件9均未接触，此时，左、右通断信号为断开；

当编码基片4旋转至“3”位置时，编码盘1中的编码基片4（即接触部5）与左信号件7接触、与右信号件9未接触，此时，左通断信号为导通，右通断信号为断开；

当编码基片4旋转至“4”位置时，编码盘1中的编码基片4（即接触部5）与左信号件7、右信号件9均接触，此时，左、右通断信号为导通。

如此，可知第二个实施例的编码器与第一个实施例的编码器的功能原理以及效果一致。

另外，本实用新型的两个实施例中的接触部5的个数均可为5-8个，由于，定位齿6的个数是接触部5的个数的四倍，所以定为齿6的个数（即定位点数，可以为20个、24个、28个、32个）。

而定位片3的结构可根据定位齿6的设置位置的不同采用不同的结构形式，如图18并结合图9所示，当定位齿6环周的设置于编码盘1的边缘侧时，定位片3可包括一扁平状的金属弹片3-1和设置于金属弹片3-1中间位置的凸包3-2，凸包3-2可与定位齿6相啮合，利用凸包3-2与定为齿6定位；如图1所示，当定位齿6环周的设置于编码盘1的上表面时，定位片3可采用圆环形翘弯结构的金属片（即形成具有类似于弹片的结构），如此，可在定位片3上形成有两个最低点，在其中一个最低点或两个最低点上形成有外凸触点3-3，利用外凸触点3-3与定为齿6定位。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种单步输出四分之一脉冲的编码器，其特征在于：它包括编码盘、基座、定位片和编码基片，所述定位片将编码盘定位嵌装在基座内，所述编码基片装配在编码盘的底面上；

所述编码基片上环周的设置有若干个接触部，所述编码盘的边缘侧或上表面均匀的设置有若干个定位齿，所述定位齿的个数是接触部个数的四倍；

所述基座上镶嵌有左信号件、公共信号件和右信号件，所述公共信号件的内端形成有分别与左信号件和右信号件相对应的左支部、右支部，所述左信号件与右信号件以基座的轴心为对称点作对称分布；

所述编码盘带动编码基片相对于基座和定位片作旋转运动时，所述左信号件的内端、公共信号件的内端和右信号件的内端分别与接触部相接触或分离。

2.如权利要求1所述的一种单步输出四分之一脉冲的编码器，其特征在于：所述编码基片为圆环状结构金属片，所述编码基片上环周的开设有若干个第一扇形孔位，所述接触部形成于相邻的两个第一扇形孔位之间。

3.如权利要求2所述的一种单步输出四分之一脉冲的编码器，其特征在于：所述编码基片上还环周的开设有若干个第一固定孔，所述编码盘的底面上环周的开设有若干个与第一固定孔相对位的定位块，所述编码盘通过第一固定孔与定位块的对位配合装配在编码盘的底面上。

4.如权利要求2所述的一种单步输出四分之一脉冲的编码器，其特征在于：所述左信号件的内端、右信号件的内端以及左支部和右支部的头端均形成有长条状结构的第一引脚刷；

所述左支部、右支部与公共信号件的外端呈Y型分布，所述左支部与左信号件的内端并行设置，所述右支部与右信号件的内端并行设置。

5.如权利要求1所述的一种单步输出四分之一脉冲的编码器，其特征在于：所述编码基片为圆环状金属片，所述接触部的头端带有条状结构的第二引脚刷，所述接触部环周的设置于编码基片外边缘，所述接触部的根部与编码基片连为一体，所述第二引脚刷与编码基片相分离。

6.如权利要求5所述的一种单步输出四分之一脉冲的编码器，其特征在于：所述编码盘的底面上环周的设置有若干个固定柱，所述接触部的根部开设有与固定柱相对应的第二固定孔，所述编码基片通过第二固定孔与固定柱的对位配合装配在编码盘的底面上。

7.如权利要求5所述的一种单步输出四分之一脉冲的编码器，其特征在于：所述左信号件的内端和右信号件的内端均呈扇形结构，所述左信号件和右信号件的扇形区域内均开设有第二扇形孔位，所述左支部与右支部连为一体并呈扇形结构，所述左信号件的内端与左支部的右端相对，所述右信号件的内端与右支部的左端相对。

8.如权利要求1-7中任一项所述的一种单步输出四分之一脉冲的编码器，其特征在于：所述接触部的个数为5-8个。

9.如权利要求8所述的一种单步输出四分之一脉冲的编码器，其特征在于：所述定位齿环周的设置于编码盘的边缘侧，所述定位片包括一扁平状的金属弹片和设置于金属片中间位置的凸包，所述凸包与定位齿相啮合。

10.如权利要求8所述的一种单步输出四分之一脉冲的编码器，其特征在于：所述定位齿环周的设置于编码盘的上表面，所述定位片为圆环形翘弯结构的金属片，在所述定位片上形成有两个最低点，其中一个最低点或两个最低点上形成有外凸触点。