CN205959011U - 一种电机磁性编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电机磁性编码器，包括编码器芯片U1、正交编码输出模块和仪表信号输出模块，正交编码输出模块用于增大编码器芯片U1的输出电压范围以及电流驱动能力，编码器芯片U1包括两路输出信号，两路输出信号为芯片输出信号A和芯片输出信号B，芯片输出信号A和芯片输出信号B经过正交编码输出模块分别对应输出A相信号和B相信号至控制器。本实用新型采用正交编码输出模块将增大了输出电压范围以及电流的驱动能力，能够满足大功率情况下的控制器的驱动；采用仪表信号输出模块增加了一路转速的输出信号，为车仪表显示提供了一路专用的转速输出信号。

Description

一种电机磁性编码器

技术领域

本实用新型涉及电机编码器技术领域，特别是涉及一种电机磁性编码器。

背景技术

磁性编码器芯片具有高度集成，外围电路简单等优点，广泛应用于工业控制领域对某些部件的位置及速度的检测和控制。但是，直接使用磁性编码器芯片，其输出电压一般为0-5V，且驱动电流比较小，只有二十毫安左右，无法驱动功耗较大的控制器。

另外，在用于汽车上时，直接采用磁性编码器输出的其中一路驱动信号直接反馈至汽车仪表，当出现故障时，车仪表无法正常显示，并且使车仪表的电路比较复杂。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中直接使用磁性编码器输出电压和驱动电流较小的不足，本实用新型提供一种电机磁性编码器，采用增加外围的电路以增大编码器的输出电压范围以及电流驱动能力。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种电机磁性编码器，包括编码器芯片U1和正交编码输出模块，所述正交编码输出模块用于增大编码器芯片U1的输出电压范围以及电流驱动能力，所述编码器芯片U1包括两路输出信号，所述两路输出信号为芯片输出信号A和芯片输出信号B，所述芯片输出信号A和芯片输出信号B经过正交编码输出模块分别对应输出正交编码信号A相信号和B相信号至控制器。通过增加外部电路正交编码输出模块将原来的编码器芯片的正交编码信号电压输出范围0-5V增大到0-12V的范围，将驱动电流由20mA增大到200mA，增大了电流的驱动能力，能够满足大功率情况下的控制器的驱动，A相信号和B相信号用于给控制器提供脉冲信号。

进一步，为了保证提供给控制器的脉冲信号的占空比，即A相信号和B相信号的占空比满足50％的要求，所述正交编码输出模块包括高频三极管Q1和高频三极管Q2，所述高频三极管Q1的基极与所述芯片输出信号A连接，所述高频三极管Q1的集电极输出用于驱动控制器的A相信号，所述高频三极管Q1的发射极接地VSS；所述高频三极管Q2的基极与所述芯片输出信号B连接，所述高频三极管Q2的集电极输出用于驱动控制器的B相信号，所述高频三极管Q2的发射极接地VSS。采用高频三极管Q1和高频三极管Q2一方面对芯片输出信号A和芯片输出信号B进行了放大，另一方面保证了输出的A相信号和B相信号的占空比为50％，提高控制精度。

进一步，为了保证输出信号的稳定以及后续电路的安全，所述芯片输出信号A与所述高频三极管Q1的基极之间依次串联二极管D3和限流电阻R5，所述芯片输出信号B与所述高频三极管Q2的基极之间依次串联二极管D4和限流电阻R2。采用限流电阻对芯片输出信号A和芯片输出信号B进行限流，二极管D3的阳极接芯片输出信号A，阴极接限流电阻R5的一端，二极管D4的阳极接芯片输出信号B，阴极接限流电阻R2的一端，采用二极管防止电流反向损坏编码器芯片U1。

进一步，由于不同品牌或厂商的控制器的电路结构不同，有的控制器自带上拉电阻有的不带上拉电阻，当控制器不带上拉电阻时，高频三极管集电极开路没有信号输出，因此，所述高频三极管Q1的集电极与电源VCC1之间串接一上拉电阻R10，所述高频三极管Q2的集电极与电源VCC1之间串接一上拉电阻R11。在高频三极管的集电极接一上拉电阻可以保证有稳定信号输出。

进一步，为了降低干扰，使信号更加干净，所述高频三极管Q1的集电极与地VSS之间串接一滤波电容C5，所述高频三极管Q2的集电极与地VSS之间串接一滤波电容C6。

优选的，所述高频三极管Q1和高频三极管Q2的频率范围为500MHz至800MHz。

目前现有的车仪表的转速显示直接利用控制器的其中一路驱动脉冲信号(A相信号或B相信号)，直接采用A相信号或B相信号会造成仪表电路设计复杂，比较麻烦。

因此，还包括仪表信号输出模块，所述编码器芯片U1的两路输出信号中的一路信号经过分频选择模块进行分频后输出至仪表信号输出模块，由仪表信号输出模块输出仪表速度信号至车仪表。将编码器芯片U1输出的正交脉冲信号分频后，采用仪表信号输出模块为车仪表提供速度信号。

进一步，所述仪表信号输出模块包括高频三极管Q3，所述分频选择模块的输出信号经光电隔离电路GE1后输送至高频三极管Q3的基极，所述高频三极管Q3的集电极与电源VCC2之间串接一上拉电阻R6，且所述高频三极管Q3的集电极与地GND之间串接一滤波电容C4。采用光电隔离电路GE1将汽车的直流电源VCC1和地VSS与仪表信号输出模块的电源VCC2和地GND进行隔离，避免汽车直流电源不稳定对信号的干扰以及直接烧毁芯片。

进一步，所述分频选择模块包括分频芯片U2和分频选择开关K1，所述分频芯片U2的分频输出信号与分频选择开关K1的输入一一对应连接，所述分频选择开关K1的输出端与所述光电隔离电路GE1的输入端连接。分频芯片U2的输出为四分频、八分频和十六分频等，当对应的仪表需要多少分频的信号则采用分频选择开关K1接通对应的输出，满足不同类型仪表的需求。

正交编码输出模块输出一路高精度转速信号，通过增加仪表信号输出模块增加了一路转速的输出信号，使编码器具有两路转速输出，为车仪表显示提供了一路专用的转速输出信号，简化了车仪表电路的设计，并且保证了显示不依赖于控制器的驱动信号，提高了可靠性和稳定性。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种电机磁性编码器，采用正交编码输出模块将原来的编码器芯片U1的电压输出范围由0-5V增大到0-12V的范围，将驱动电流由20mA增大到200mA以上，增大了电流的驱动能力，能够满足大功率情况下的控制器的驱动；采用仪表信号输出模块增加了一路转速的输出信号，为车仪表显示提供了一路专用的转速输出信号。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型最佳实施例的原理示意图；

图2是本实用新型最佳实施例的原理图。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1-2所示，本实用新型的一种电机磁性编码器，包括编码器芯片U1、正交编码输出模块和仪表信号输出模块，所述正交编码输出模块用于增大编码器芯片U1的输出电压范围以及电流驱动能力，所述仪表信号输出模块用于将正交脉冲信号分频输出到车仪表，给车仪表提供速度信号。本实施例中编码器芯片U1采用AS5035，其引脚3为芯片输出信号A，引脚4为芯片输出信号B，引脚9和引脚10与磁芯片程序烧口J3连接，引脚8经电容C9接地VSS，引脚7直接接地VSS，引脚16与电源VCC1连接，且经过电容C7与地VSS连接。

正交编码输出模块包括高频三极管Q1和高频三极管Q2，所述高频三极管Q1的基极与所述芯片输出信号A连接，且所述芯片输出信号A与所述高频三极管Q1的基极之间依次串联二极管D3和限流电阻R5，所述高频三极管Q1的集电极输出用于驱动控制器的A相信号，所述高频三极管Q1的集电极与电源VCC之间串接一上拉电阻R10，所述高频三极管Q1的集电极与地VSS之间串接一滤波电容C5，所述高频三极管Q1的发射极接地；所述高频三极管Q2的基极与所述芯片输出信号B连接，且所述芯片输出信号B与所述高频三极管Q2的基极之间依次串联二极管D4和限流电阻R2，所述高频三极管Q2的集电极输出用于驱动控制器的B相信号，所述高频三极管Q2的集电极与电源VCC之间串接一上拉电阻R11，所述高频三极管Q2的集电极与地VSS之间串接一滤波电容C6，所述高频三极管Q2的发射极接地。本实施例中所述高频三极管Q1和高频三极管Q2的频率范围为500MHz至800MHz，优选的采用IN5551。A相信号和B相信号连接至接口J2。

仪表信号输出模块包括分频芯片U2、分频选择开关K1、光电隔离电路GE1和高频三极管Q3，其中，分频芯片U2采用CD4024，光电隔离电路GE1采用光耦PC521，高频三极管Q3采用IN5551，编码器芯片U1的芯片输出信号A与分频芯片U2的引脚1即CP输入端连接，CD4024的分频信号输出端Q1-Q6分别与分频选择开关K1的6位输入端连接，分频选择开关K1的1位输出端经过限流电阻R3后输入至光耦PC521的输入端，光耦PC521的输出端与高频三极管Q3的基极连接，光耦PC521的基极与地GND之间串联一电阻R4，高频三极管Q3的发射极接地GND，高频三极管Q3的集电极通过上拉电阻R6与电源VCC2连接，且所述高频三极管Q3的集电极与地GND之间串接一滤波电容C4，高频三极管Q3的集电极与接口J1连接作为仪表转速信号输出。本实施例中一般选择分频输出为8分频或16分频。

仪表信号输出模块的隔离电路GE1后面电路采用的电源与编码器芯片U1和正交编码输出模块采用的是不同的电源。9V-12V的编码器电源由接口J2输入，输入电源经过稳压二极管D2稳压后由稳压器U4转换为5V电源VCC1，为编码器芯片U1、分频芯片U2和正交编码输出模块的其他元件提供工作电源；9V-12V的仪表电源由接口J1输入，输入电源经过稳压二极管D1稳压后由稳压器U3转换为5V电源VCC2，为光耦PC521和高频三极管Q3提供工作电源。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种电机磁性编码器，其特征在于：包括编码器芯片U1和正交编码输出模块，所述正交编码输出模块用于增大编码器芯片U1的输出电压范围以及电流驱动能力，所述编码器芯片U1包括两路输出信号，所述两路输出信号为芯片输出信号A和芯片输出信号B，所述芯片输出信号A和芯片输出信号B经过正交编码输出模块分别对应输出A相信号和B相信号至控制器。

2.如权利要求1所述的电机磁性编码器，其特征在于：所述正交编码输出模块包括高频三极管Q1和高频三极管Q2，所述高频三极管Q1的基极与所述芯片输出信号A连接，所述高频三极管Q1的集电极输出用于驱动控制器的A相信号，所述高频三极管Q1的发射极接地VSS；所述高频三极管Q2的基极与所述芯片输出信号B连接，所述高频三极管Q2的集电极输出用于驱动控制器的B相信号，所述高频三极管Q2的发射极接地VSS。

3.如权利要求2所述的电机磁性编码器，其特征在于：所述芯片输出信号A与所述高频三极管Q1的基极之间依次串联二极管D3和限流电阻R5，所述芯片输出信号B与所述高频三极管Q2的基极之间依次串联二极管D4和限流电阻R2。

4.如权利要求2所述的电机磁性编码器，其特征在于：所述高频三极管Q1的集电极与电源VCC1之间串接一上拉电阻R10，所述高频三极管Q2的集电极与电源VCC1之间串接一上拉电阻R11。

5.如权利要求2所述的电机磁性编码器，其特征在于：所述高频三极管Q1的集电极与地VSS之间串接一滤波电容C5，所述高频三极管Q2的集电极与地VSS之间串接一滤波电容C6。

6.如权利要求2-5任一项所述的电机磁性编码器，其特征在于：所述高频三极管Q1和高频三极管Q2的频率范围为500MHz-800MHz。

7.如权利要求1所述的电机磁性编码器，其特征在于：还包括仪表信号输出模块，所述编码器芯片U1的两路输出信号中的一路信号经过分频选择模块进行分频后输出至仪表信号输出模块，由仪表信号输出模块输出仪表速度信号至车仪表。

8.如权利要求7所述的电机磁性编码器，其特征在于：所述仪表信号输出模块包括高频三极管Q3，所述分频选择模块的输出信号经光电隔离电路GE1后输送至高频三极管Q3的基极，所述高频三极管Q3的集电极与电源VCC2之间串接一上拉电阻R6，且所述高频三极管Q3的集电极与地GND之间串接一滤波电容C4。

9.如权利要求8所述的电机磁性编码器，其特征在于：所述分频选择模块包括分频芯片U2和分频选择开关K1，所述分频芯片U2的分频输出信号与分频选择开关K1的输入一一对应连接，所述分频选择开关K1的输出端与所述光电隔离电路GE1的输入端连接。