CN210108388U - 一种微小方形插针式旋转光电编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及微小方形插针式旋转光电编码器,包括编码器主体、旋转轴，所述编码器主体通过轴承与旋转轴固定连接；所述编码器主体从上到下依次包括上盖、连接架、轴套包胶体；所述连接架上设有光电处理板、光电处理板下的コ型光电发射与接收部件，以及嵌入在光电处理板和コ型光电发射与接收部件中间的光栅盘；所述光栅盘下设有固定座；所述光栅盘为不锈钢材质，直径小于17mm，厚度0.1～0.2mm,所述光栅盘的透光孔为32～100个。本实用新型通过电路特殊优化处理，产品输出信号与波形稳定，避免输出波形与信号失真的情况，使用寿命增长。

Description

一种微小方形插针式旋转光电编码器

技术领域

本实用新型涉及旋转光电编码器技术领域，尤其是涉及一种微小方形插针式旋转光电编码器。

背景技术

光电式旋转编码器是集光机电技术于一体的速度位移传感器，因为其输出精准度与使用寿命长的特点，让其使用的领域越来越广，大型：如医疗器械设备(如医疗床)、电梯、数控机床、各大中小型企业使用的印刷机械、纺织机械、包装机械、切割机械、机器人专用、大型机械以及自动化控制领域。小型：舞台灯光控制器、舞台音响控制器材等广泛的使用。

现有技术一：

市场上的小型插针式旋转编码器(触点电刷接触式)通过编制特定的一种金属码片(一般为12个、20个或24个码位)，码片码位为金属部分，码位中间由绝缘部分(塑胶)隔开；当轴旋转时，铆接电刷的转子随轴一起转动，带触点的电刷先接触金属码片导通，再接触塑胶部分断开，(接触码片时通电，接触塑胶时断开，重复此导通与断开)，客户通过I C感应处理码位变化，根据码位变化指示机器的下一步动作。如用得较广的调节音量用的编码器即如此，客户于编码器上加一5V负载，当用手转动编码器手柄时，客户用I C感应引脚上有规律的高低电平变化，根据变化作出音量调或降的处理。

小型插针式旋转编码器(触点电刷接触式)的缺点如下：

a.寿命短；因为内部结构使用机械式金属爪与金属码片接触式，旋转过程中金属爪磨损较快，使用寿命很短，(业界类似产品寿命：只能确保旋转3万次内的产品性能；)

b.故障率高；产品内部采用绝缘体(通用为塑胶)与码片之前形成通与断的接触，绝缘体出现轻微披锋与五金出现毛边、金属磨损严重，产品输出会明显出现乱码，并且这种现象很容易发生。

c.输出脉冲数少、反映慢；因现有机械结构与码片注塑技术，造成脉冲数限制在24个或24个脉冲数以内；并且因机械接触后需经IC处理再输出，造成脉种输出反映慢。

现有技术二：

现有光电式编码器采用外形圆柱体铁壳式，铁壳采用表面喷漆与烤漆工艺处理；轴套部分采用铝型材、无螺牙不易加工成本高。内部结构复杂，内部结构采用两层式线路板，内部光电发射光源与接收分别置于两块线路板上，并且码盘上增加光线挡板，客户不易安装；输入电压为直流12V～24V,输入与输出采用线路板上焊线式，因成本问题：1.采用较大且不用贴片的电子元件；2.码盘用塑胶(如PC)材质替代金属材质，塑胶码盘在产品振动过程中易产生抖动，造成输出信号与波形杂乱。现有光电式编码器采用内外部连线式，传输距离对线材有要求且成本高，采用预留螺丝孔安装。

上述编码器的缺点如下：

a.外观；圆柱形铁壳，表面电镀、镀黑与烤漆等处理方式成本高且对环境有污染；

b.安装复杂；

体积大：现有光电式编码器一般为圆柱形，因体积大，采用预留螺丝孔锁螺丝来定位，不方便客户安装；

安装误操作：因输入端、输出端是以配线接线模式，客户使用时需要区分各种线的颜色与极性，误配线易造成损坏内部回路的风险；配线式对线材、线长要求较高，且并成本较高；

c.外部薄弱；因旋转光电式编码器内部由精密器件构成，现有的光电式编码器由一层较薄弱的铁制外壳环绕，故当受到较大的冲击时，容易损坏内部。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有光电式编码器内部结构以及安装复杂、小型插针式旋转编码器输出脉冲数少的缺陷，提供一种微小方形插针式旋转光电编码器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种微小方形插针式旋转光电编码器，其编码器主体及轴套在塑胶成型模具内进行注塑成一体，并光电发射与接收部件为一体式，并且光栅盘的透光孔设为100个。

在本实用新型所述的微小方形插针式旋转光电编码器中，所述微小方形插针式旋转光电编码器包括编码器主体、旋转轴，所述编码器主体通过轴承与旋转轴固定连接；所述编码器主体从上到下依次包括上盖、连接架、轴套包胶体；所述连接架上设有光电处理板、光电处理板下的コ型光电发射与接收部件，以及嵌入在光电处理板和コ型光电发射与接收部件中间的光栅盘；所述光栅盘下设有固定座；所述光栅盘为不锈钢材质，直径小于17mm，厚度0.1～0.2mm,所述光栅盘的透光孔为100个；所述轴套包胶体及轴套在胶成型模具内进行注塑成一体。

实施本实用新型的一种微小方形插针式旋转光电编码器，具有以下有益效果：所述光栅盘采用不锈钢设计，可避免产品在振动状态下的抖动；本实用新型内部结构以滚珠轴承与轴套的方式组合，旋转平稳，使用寿命长；产品组装灵活，外形密封，具有恶劣环境下使用的特殊性；用户根据凹陷字体的说明识别插针的作用，能正确插入，防止误插导致产品内部线路的损坏；光电发射与接收采用包胶一体式，对位稳定，通过电路特殊优化处理，产品输出信号与波形稳定，避免输出波形与信号失真的情况，使用寿命增长；本实用新型整体简单美观、体积小，光栅盘脉冲数达到100个脉冲；本实用新型在电池供电的情况下能正常工作、不耗电；本实用新型采用包塑式结构，比金属外壳更节约成本；所述コ型光电发射与接收部件采用的电子元件在较低直流电压3.7V～5V下能正常工作，并且光电处理板能在低电压下稳压将信号放大并进行比较再完整输出，本实用新型在直流电压3.7V～5V的情况下，低电压也能正常工作；本实用新型采取插针式输入与输出，方便使用与识别，避开传统连线式，传统连线式成本高，需要区分线极性并且对输出距离的要求。

附图说明

图1为本实用新型微小方形插针式旋转光电编码器的结构示意图

图2为本实用新型微小方形插针式旋转光电编码器的结构爆炸图

图3为本实用新型微小方形插针式旋转光电编码器的电气原理图

图4为本实用新型所述安装方式线路板插板式示意图

图5为本实用新型所述安装方式锁板式示意图

图6为本实用新型所述コ型光电发射与接收部件的结构示意图

图7为本实用新型所述コ型光电发射与接收部件电路原理图

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、2所示，所述微小方形插针式旋转光电编码器100包括编码器主体10、旋转轴20，所述编码器主体10通过轴承21与旋转轴20固定连接；所述编码器主体10从上到下依次包括上盖11、连接架12、轴套包胶体13；所述连接架12上设有光电处理板14、光电处理板14下的コ型光电发射与接收部件15，以及嵌入在光电处理板14和コ型光电发射与接收部件15中间的光栅盘16；所述光栅盘16下设有固定座17；所述光栅盘16为不锈钢材质，避免本实用新型在振动状态下的抖动，所述光栅盘16直径小于17mm，厚度0.1～0.2mm,所述光栅盘的透光孔为32～100个。

进一步地，所述旋转轴20包括轴套22、插入轴套内的轴芯23和轴套上端的轴承21，所述轴承21上端设有E型卡圈24，所述E型卡圈24放在轴承上端轴芯卡口处，防止轴芯脱落与串动；所述轴套22设在轴套包胶体13内，为一体成型；先将轴套22放入塑胶成型的模具内进行注塑成型处理形成轴套包胶体13，再将轴承21压入成型后的轴套包胶体13上预留的孔内进行紧配，插入轴芯23，在轴承上端轴芯卡口处装入E型卡圈24，防止轴芯脱落与串动，然后在轴芯23上套入装好光栅盘16的固定座17。

进一步地，所述轴承21为滚珠轴承，与轴套22相配合，轴承21与轴套22同心后形成平衡线，轴芯23组装后旋转摇摆度小，并且旋转灵活。

进一步地，所述光电处理板14上设有插针18，插针穿过上盖呈条状，所述插针18为5P i n一组的排针设计，上盖设有凹陷字体“-、空脚、A、+、B”，表明所对应的插针18是“负极、空脚、A相、正极、B相”，供客户进行识别，当插针18插反时或误插时，正极对应了空脚位，产品内无正极电流输入，产品无反应，正确插入后，产品电流输入正常，产品内部电路工作；本实用新型采取插针式输入与输出，方便使用与识别，避开传统连线式，传统连线式成本高，需要区分线极性并且对输出距离的要求。

进一步地，所述微小方形插针式旋转光电编码器100产品尺寸长≤26mm，宽≤20mm，高≤17.5mm；所述轴芯23为车制件，高度根据客户机械设备的使用进行特定长度的匹配车制与生产，如：客户需要套旋钮直接旋转时轴芯插入套钮的深度、与客户机械匹配时轴芯部位需套入机械内部深度、轴芯与连轴器连接时需要的长度。

如图6-7所示，所述コ型光电发射与接收部件15是将具有发光元器件的发射端151和具有接收光源的光敏元件的接收端152同时放入定制的塑胶成型模具内进行成型处理，发射端151和接收端152形成一个整体并且发射与接收对应位置准确；线路中采用两组线路进行处理，当光敏元件接收到通过光栅盘上两个透光孔的两组光信号后转换为电信号传送至线路板，线路中分别采用滤波电路、降压电路、信号比较器、信号微调、信号放大电路、防信号干扰电路将接收到的两组电信号进行处理后进行输出；所述コ型光电发射与接收部件15所采用的电子元件在较低直流电压3.7V～5V下能正常工作，并且光电处理板能在低电压下稳压将信号放大并进行比较再完整输出。

本实用新型的电气原理：

如图3，光电编码器是将旋转位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲或数字量，用脉冲的个数表示位移的大小的一种传感器。(通过脉冲计数来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置)。其关键的部份由码盘(光栅盘)和光电线处理线路装置组成；码盘(光栅盘)是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔(光电信号孔)，透光与遮光部分都是很细的窄缝，相邻的窄缝之间的夹角称为栅距角，透光窄缝和遮光部分大约各占栅距角的1/2。由于码盘与传动部分同轴，旋转时，经发光二极管等电子元件组成的发射装置，通过码盘(光栅盘)的长方形孔(光电信号孔)传达到光电接收处理装置再输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反应当前的位置与转速。为判断旋转方向，码盘还提供相位相差90°的两路脉冲信号A相与B相。在码盘上，另外安排一个特殊的窄缝，用于产零位信号。测量装置可利用这个信号产生回零或复位操作。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。

本实用新型安装方式简单，根据客户不同环境下的使用，本实用新型采取PCB板插板式或锁板式，安装简单、成本低。所述插板式安装法为：操作人员在PCB板200上预留相对应编码器插针的5个插脚孔位与焊盘，编码器5Pi n插针直接插入PCB板后焊接与线路板上的线路导通，旋转轴芯即进行工作；所述锁板式安装法为：操作人员在机械面板300上预留与编码器轴套直径相对应的圆孔，轴套22穿过面板后使用螺母310与垫片320进行锁紧，客户通过接线或插排线的方式连接编码器的5Pi n插脚，旋转轴芯即进行工作。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，均属本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种微小方形插针式旋转光电编码器，其特征在于，所述微小方形插针式旋转光电编码器包括编码器主体、旋转轴，所述编码器主体通过轴承与旋转轴固定连接；所述编码器主体从上到下依次包括上盖、连接架、轴套包胶体；所述连接架上设有光电处理板、光电处理板下的コ型光电发射与接收部件，以及嵌入在光电处理板和コ型光电发射与接收部件中间的光栅盘；所述光栅盘下设有固定座；所述光栅盘为不锈钢材质，直径小于17mm，厚度0.1～0.2mm,所述光栅盘的透光孔为32～100个。

2.根据权利要求1所述的微小方形插针式旋转光电编码器，其特征在于，所述旋转轴包括轴套、插入轴套内的轴芯和轴套上端的轴承，所述轴承上端设有E型卡圈，防止轴芯脱落与串动；所述轴套设在轴套包胶体内，为一体成型。

3.根据权利要求1所述的微小方形插针式旋转光电编码器，其特征在于，所述光电处理板上设有插针，插针穿过上盖呈条状。

4.根据权利要求1所述的微小方形插针式旋转光电编码器，其特征在于，所述微小方形插针式旋转光电编码器产品尺寸长≤26mm，宽≤20mm，高≤17.5mm。

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