CN215338363U - 一种游标齿轮式磁敏多圈编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种游标齿轮式磁敏多圈编码器，包括由壳体、盖板、主齿轮、游标齿轮、主轴、游标齿轮转轴和线路板，主齿轮压接于主轴的一端，游标齿轮压接于游标齿轮转轴的一端，主齿轮和游标齿轮上分别安装有磁钢，线路板的同一侧分别设有若干个磁敏芯片，分别位于主齿轮和游标齿轮的磁钢上方，用于采集主齿轮角度和游标齿轮角度，通过线路板上的数据处理模块计算得出主齿轮旋转圈数，并通过信号处理电路生成多圈绝对位置信号。有益效果为，设置一个主齿轮和若干个游标齿轮，相互之间设置不同的齿差，每转过一定圈数后主齿轮和游标齿轮间的齿差会不断累积，通过对累积齿差的读取和计算，得出主轴所转过的圈数，实现圈数的测量。

Description

一种游标齿轮式磁敏多圈编码器

技术领域

本实用新型涉及一种编码器技术领域，尤其涉及一种游标齿轮式磁敏多圈编码器。

背景技术

目前在编码器行业中，多圈编码器的实现主要有两大类。第一类是采用计数器的形式，主轴每正转过一圈加一，每反转过一圈减一。该种方式需要产品通电后才能计数，工作时不可断电。如断电则会丢失记录的圈数。在该种方式上，有一类变种，采用电池或韦根线圈为计数器持续供电，使记录的圈数信息不丢失。但该种方式反映的只是产品的相对圈数，而不是产品的绝对圈数，在应用中存在不可靠性。第二类是采用齿轮组的方式，反映产品的绝对圈数。这种齿轮组一般有减速齿轮组和多级光电齿轮组。减速齿轮组是通过齿轮的齿比，将主轴的一圈减速为传感芯片的1/n圈。这种方式会大幅降低传感芯片的分辨率。多级光电齿轮组是通过一级一级的齿轮连续传动，前一级齿轮与后一级齿轮的传动比为4:1。在每一级齿轮上刻出格雷码码道，通过光电管与光耦读取各级齿轮上的格雷码信息，然后组合成产品整体转过的圈数。该种方法可通过一级一级累加的齿轮得到无限多的计数圈数。但该种方法在面对较少圈数的计数时，则有体积较大的劣势。且其计数的圈数必须是4的指数倍，无法灵活选择计数圈数。

针对上述多圈编码器方案的问题，通过创新的结构，以游标齿轮的方式实现了多圈计数功能。设置一个主齿轮和若干个游标齿轮，主齿轮和游标齿轮间设置不同的齿差，每转过一定圈数后主齿轮和游标齿轮间的齿差会不断累积。通过对累积齿差的读取和计算，得出当前位置主轴所转过的圈数。由此实现多圈圈数的测量。本实用新型是一种绝对圈数的测量，且解决了减速齿轮组分辨率的问题和多级光电齿轮组小圈数时体积大，计数圈数不灵活的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，现提供一种游标齿轮式磁敏多圈编码器，利用游标齿轮的原理，在不牺牲磁敏芯片分辨率的情况下，在较小的空间里，实现灵活圈数计数的绝对值。

上述技术方案具体包括：

1、一种游标齿轮式磁敏多圈编码器，包括：

一壳体，所述壳体上设有一主轴通孔，在所述主轴通孔的一侧还设有若干个盲孔；

一盖板，所述盖板连接于所述壳体，并在所述盖板的一侧设有一出线口；

一主轴，所述主轴贯穿所述主轴通孔并设置于所述壳体内；

一主齿轮，所述主齿轮压接于所述主轴的一端，并设有第一磁钢安装孔；

一主齿轮磁钢，所述主齿轮磁钢设置于第一磁钢安装孔内；

若干个游标齿轮转轴，所述游标齿轮转轴通过所述盲孔设置于所述主轴的一侧；

若干个游标齿轮，所述游标齿轮压接于所述游标齿轮转轴的一端，并设有第二磁钢安装孔，若干个游标齿轮磁钢分别安装于第二磁钢安装孔内，若干个所述游标齿轮与所述主齿轮独立啮合传动；

若干个隔磁片，所述隔磁片分别卡设于所述主齿轮和所述游标齿轮之间；

一线路板，所述线路板设置于所述壳体内的一台阶上，位于所述盖板和所述隔磁片之间，所述线路板的同一侧分别设有一第一磁敏芯片和若干个第二磁敏芯片，所述第一磁敏芯片位于所述主齿轮磁钢的上方，用于采集主齿轮角度，以及所述第二磁敏芯片位于所述游标齿轮磁钢的上方，用于采集游标齿轮角度，根据所述主齿轮角度和所述游标齿轮角度计算得出主齿轮旋转圈数并生成对应的多圈绝对位置信号。

优选的，该游标齿轮式磁敏多圈编码器中，所述主轴与所述壳体采用轴套连接或轴承连接。

优选的，该游标齿轮式磁敏多圈编码器中，所述盖板与所述壳体卡扣连接。

优选的，该游标齿轮式磁敏多圈编码器中，所述线路板包括：

一电压转换单元，用于将一外部电源的供电电压转换为所述线路板包括的内部芯片所需的工作电压；

第一角度采集单元，连接所述电压转换单元，用于采集所述主齿轮角度并生成对应的主齿轮角度信号；

第二角度采集单元，连接所述电压转换单元，用于采集所述游标齿轮角度并生成对应的游标齿轮角度信号；

一信号处理单元，分别连接所述第一角度采集单元、所述第二角度采集单元和所述电压转换单元，用于根据所述主齿轮角度信号和所述游标齿轮角度信号计算出所述主齿轮旋转圈数，并将所述主齿轮旋转圈数和所述主齿轮角度组合成一多圈绝对位置数据后转换成对应的所述多圈绝对位置信号；

一差分信号转换单元，分别连接所述电压转换单元和所述信号处理单元，用于将所述多圈绝对位置信号转换成差分的所述多圈绝对位置信号。

优选的，该游标齿轮式磁敏多圈编码器中，所述电压转换单元采用一第一芯片和一第二芯片实现电压转换的功能，所述线路板上还设置有一电源电路；

所述电源电路的输入端连接所述外部电源，依次连接有一保护熔丝、一二极管、一TVS二极管、所述第一芯片和所述第二芯片；

所述二极管的阳极连接所述保护熔丝，所述二极管的阴极和所述TVS二极管的阴极分别连接一第一节点，所述TVS二极管的阳极接地；

所述第一芯片的第一引脚分别连接一第一电容的一端和所述第一节点，所述第一电容的另一端接地；

所述第一芯片的第二引脚悬空，第三引脚和第四引脚接地；

所述第一芯片的第五引脚连接一第二电容的一端，所述第二电容的另一端接地；

所述第一芯片的第五引脚为所述电源电路的第一电压输出端；

所述第二芯片的第一引脚分别连接一第三电容的一端和一第二节点，所述第三电容的另一端接地，所述第二节点位于所述TVS二极管的阴极和所述第一节点之间；

所述第二芯片的第二引脚悬空，第三引脚和第四引脚接地；

所述第二芯片的第五引脚连接一第四电容的一端，所述第四电容的另一端接地；

所述第二芯片的第五引脚为所述电源电路的第二电压输出端；

所述电源电路通过所述第一电压输出端和所述第二电压输出端为所述线路板包括的内部芯片提供两种工作电压值。

优选的，该游标齿轮式磁敏多圈编码器中，所述第一角度采集单元采用所述第一磁敏芯片实现所述主齿轮角度的采集的功能，所述线路板上还设置有一第一角度采样电路，包括：

所述第一磁敏芯片的第四引脚连接一第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；

所述第一磁敏芯片的第五引脚为第一从机输出脚，第六引脚为第一从机输入脚，第七引脚为第一时钟信号脚，第八引脚为第一片选信号脚；

所述第一磁敏芯片的第九引脚分别连接所述第二电压输出端以及一第六电容的一端，所述第六电容的另一端接地；

所述第一磁敏芯片的第十一引脚、第十二引脚接地；

所述第一磁敏芯片的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第十引脚、第十三引脚、第十四引脚、第十五引脚、第十六引脚均悬空；

所述第一角度采样电路采集的所述主齿轮角度通过所述第一磁敏芯片的第一从机输出脚、第一从机输入脚、第一时钟信号脚以及第一片选信号脚生成对应的所述主齿轮角度信号并输出。

优选的，该游标齿轮式磁敏多圈编码器中，所述第二角度采集单元采用所述第二磁敏芯片实现所述游标齿轮角度的采集的功能，所述线路板上还设置有一第二角度采样电路，包括：

所述第二磁敏芯片的第四引脚连接一第七电容的一端，所述第七电容的另一端接地；

所述第二磁敏芯片的第五引脚为第二从机输出脚，第六引脚为第二从机输入脚，第七引脚为第二时钟信号脚，第八引脚为第二片选信号脚；

所述第二磁敏芯片的第九引脚分别连接所述第二电压输出端以及一第八电容的一端，所述第八电容的另一端接地；

所述第二磁敏芯片的第十一引脚、第十二引脚接地；

所述第二磁敏芯片的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第十引脚、第十三引脚、第十四引脚、第十五引脚、第十六引脚均悬空；

所述第二角度采样电路采集的所述游标齿轮角度通过所述第二磁敏芯片的第二从机输出脚、第二从机输入脚、第二时钟信号脚以及第二片选信号脚生成对应的所述游标齿轮角度信号并输出。

优选的，该游标齿轮式磁敏多圈编码器中，所述信号处理单元采用一第四芯片实现所述多圈绝对位置数据的计算的功能，以及采用一第三芯片实现所述主齿轮角度信号和所述游标齿轮角度信号的接收并转换的功能，所述线路板上还设置有一信号处理电路，包括：

所述第三芯片的第十二引脚连接所述第一磁敏芯片的第五引脚，第十三引脚连接所述第一磁敏芯片的第六引脚，第十四引脚连接所述第一磁敏芯片的第七引脚，第十六引脚连接所述第一磁敏芯片的第八引脚，以及

所述第三芯片的第十七引脚连接所述第二磁敏芯片的第五引脚，第十八引脚连接所述第二磁敏芯片的第六引脚，第十九引脚连接所述第二磁敏芯片的第七引脚，第二十二引脚连接所述第二磁敏芯片的第八引脚；

所述第四芯片连接所述第三芯片，用于根据所述第三芯片接收的所述主齿轮角度信号和所述游标齿轮角度信号生成对应的所述多圈绝对位置数据；

所述信号处理电路通过所述第三芯片将所述多圈绝对位置数据转换成所述多圈绝对位置信号并输出。

优选的，该游标齿轮式磁敏多圈编码器中，所述差分信号转换单元采用一第五芯片、一第六芯片和一第七芯片实现将所述多圈绝对位置信号转换成对应的差分信号的功能，所述线路板上还设置有一差分信号转换电路，包括；

所述第五芯片的第一引脚连接一第九电容的一端，所述第九电容的另一端接地；

所述第五芯片的第四引脚接地；

所述第五芯片的第七引脚和第八引脚分别连接一差分输入信号，通过第二引脚连接所述第六芯片的第四引脚；

所述第五芯片的第三引脚连接所述第六芯片的第四引脚；

所述第五芯片的第五引脚和第六引脚分别输出差分的所述多圈绝对位置信号；

所述第六芯片的第一引脚分别连接一第十电容的一端和所述第二电压输出端，所述第十电容的另一端接地；

所述第六芯片的第六引脚分别连接一第十一电容的一端和所述第一电压输出端，所述第十一电容的另一端接地；

所述第六芯片的第三引脚分别连接所述第三芯片的第二引脚和一第一电阻的一端以及一第十二电容的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第二电压输出端，所述第十二电容的另一端接地；

所述第六芯片的第二引脚和第五引脚接地；

所述第六芯片对所述差分输入信号进行电平转换并输入至所述第三芯片；

所述第七芯片的第一引脚分别连接一第十三电容的一端和所述第二电压输出端，所述第十三电容的另一端接地；

所述第七芯片的第六引脚分别连接一第十四电容的一端和所述第一电压输出端，所述第十四电容的另一端接地；

所述第七芯片的第三引脚分别连接所述第三芯片的第四引脚和一第二电阻的一端以及一第十五电容的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第二电压输出端，所述第十五电容的另一端接地；

所述第七芯片的第五引脚连接一第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述第二电压输出端；

所述第七芯片的第二引脚接地；

所述第七芯片对包含所述差分输入信号的所述多圈绝对位置信号进行电平转换并输出至第五芯片；

所述差分信号转换电路用于将单端的所述多圈绝对位置信号转换为差分的所述多圈绝对位置信号。

优选的，该游标齿轮式磁敏多圈编码器中，若所述主齿轮的齿数为n，则：

当设置一个所述游标齿轮时，所述游标齿轮的齿数为n-1；

当设置两个所述游标齿轮时，两个所述游标齿轮的齿数分别为n-1和n-2。

本实用新型的技术方案的有益效果在于，通过创新的结构，以游标齿轮的方式实现了多圈计数功能。游标齿轮方法设置一个主齿轮和若干个游标齿轮，主齿轮和游标齿轮间设置不同的齿差，每转过一定圈数后主齿轮和游标齿轮间的齿差会不断累积。通过对累积齿差的读取和计算，得出当前位置主轴所转过的圈数。由此实现多圈圈数的测量。

附图说明

图1为本实用新型较优的实施例中，一种游标齿轮式磁敏多圈编码器的结构示意图；

图2为本实用新型较优的实施例中，一种游标齿轮式磁敏多圈编码器的线路板上关于数据处理的结构示意图；

图3为本实用新型较优的实施例中，一种游标齿轮式磁敏多圈编码器的电源电路的电路示意图；

图4为本实用新型较优的实施例中，一种游标齿轮式磁敏多圈编码器的第一角度采样电路的电路示意图；

图5为本实用新型较优的实施例中，一种游标齿轮式磁敏多圈编码器的第二角度采样电路的电路示意图；

图6为本实用新型较优的实施例中，一种游标齿轮式磁敏多圈编码器的信号处理电路的电路示意图；

图7为本实用新型较优的实施例中，一种游标齿轮式磁敏多圈编码器的差分信号转换电路的电路示意图；

图8为本实用新型较优的实施例中，一种游标齿轮式磁敏多圈编码器的使用一个游标齿轮的结构示意图；

图9为本实用新型较优的实施例中，一种游标齿轮式磁敏多圈编码器的使用一个游标齿轮在一个计数周期里的主齿轮和游标齿轮的角度差的关系示意图；

图10为本实用新型较优的实施例中，一种游标齿轮式磁敏多圈编码器的使用一个游标齿轮在一个计数周期里圈数与角度差的关系示意图；

图11为本实用新型较优的实施例中，一种游标齿轮式磁敏多圈编码器的使用两个游标齿轮的结构示意图；

图12为本实用新型较优的实施例中，一种游标齿轮式磁敏多圈编码器的使用两个游标齿轮在一个计数周期里的主齿轮和游标齿轮的角度差的关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

如图1所示，本实用新型公开了一种游标齿轮式磁敏多圈编码器，包括：

一壳体1，壳体1上设有一主轴通孔11，在主轴通孔11的一侧还设有若干个盲孔12；

一盖板2，盖板2连接于壳体1，并在盖板2的一侧设有一出线口21；

一主轴3，主轴3贯穿主轴通孔11并设置于壳体1内；

一主齿轮4，主齿轮4压接于主轴3的一端，并设有第一磁钢安装孔41；

一主齿轮磁钢42，主齿轮磁钢42设置于第一磁钢安装孔41内；

若干个游标齿轮转轴5，游标齿轮转轴5通过盲孔12设置于主轴11的一侧；

若干个游标齿轮6，游标齿轮6压接于游标齿轮转轴5的一端，并设有第二磁钢安装孔61，若干个游标齿轮磁钢62分别安装于第二磁钢安装孔61内，若干个游标齿轮6与主齿轮4独立啮合传动；

若干个隔磁片7，隔磁片7分别卡设于主齿轮4和游标齿轮6之间；

一线路板8，线路板设置于壳体1内的一台阶13上，位于盖板2和隔磁片7之间，线路板8的同一侧分别设有一第一磁敏芯片81和若干个第二磁敏芯片82，第一磁敏芯片81位于主齿轮磁钢42的上方，用于采集主齿轮角度，以及第二磁敏芯片82位于游标齿轮磁钢62的上方，用于采集游标齿轮角度，根据主齿轮角度和游标齿轮角度计算得出主齿轮旋转圈数并生成对应的多圈绝对位置信号。

本实施例中，多圈编码器中采用一个主齿轮4和一个游标齿轮6的组合，主齿轮4的齿数和游标齿轮6的齿数设定一定的齿数差，在转过一定圈数后，主齿轮4的角度与游标齿轮6的角度有特定的角度差。通过公式计算，可以得到当前转过的圈数。然后将圈数和主轴的角度组合输出，即为编码器的多圈绝对位置数据。

具体的，主齿轮4的中心开设有D型孔，使得主齿轮4紧配压装于主轴3的顶部，游标齿轮6的中心开有通孔63，游标齿轮转轴5通过该通孔63穿过游标齿轮6，下端紧配插入壳体1的盲孔12中，将游标齿轮6固定于壳体1上，主齿轮4和游标齿轮6分别设有一初始角度位置。

具体的，主齿轮4的模数和游标齿轮6的模数均为0.3，主齿轮4的齿数设为16，游标齿轮6的齿数设为15。

具体的，主齿轮磁钢42装于主齿轮4上，游标齿轮磁钢62装于游标齿轮6上，隔磁片7使用软磁材料制作，使用隔磁片7将主齿轮磁钢42和游标齿轮磁钢62隔开，隔磁片7安装于壳体1的卡槽内，隔磁片7使用软磁材料制作，避免主齿轮磁钢42和游标齿轮磁钢62之间的磁场干扰。

具体的，线路板8安装在壳体1的第一台阶14上，线路板上有主齿轮磁敏芯片81和游标齿轮磁敏芯片82，主齿轮磁敏芯片81和游标齿轮磁敏芯片82布置于线路板8的同一侧，面向主齿轮磁钢42和游标齿轮磁钢62安装。主齿轮磁敏芯片81采集相对于初始角度位置旋转一定圈数后的当前主齿轮4的角度，以及游标齿轮磁敏芯片82采集相对于初始角度位置旋转一定圈数后的当前游标齿轮6的角度，线路板8根据预设的算法计算出当前主轴2转过的圈数，然后再将圈数和主轴2的当前角度信息也就是当前主齿轮4的角度，组合成最终的多圈绝对位置数据，最后线路板8将多圈绝对位置数据转换成相对应的信号并输出。最终输出信号类型可为模拟量信号、SSI信号、SPI信号、RS485信号、CANopen信号。本申请实施例中最终输出信号类型以SSI信号、SPI信号为例进行说明。

一种较优的实施例中，该游标齿轮式磁敏多圈编码器中，主轴2与壳体1采用轴套连接或轴承连接。

本实施例中，主轴2与壳体1的安装方式优选采用轴套连接的方式，壳体1和齿轮的材质为注塑件，主轴2的材质为不锈钢材质。

一种较优的实施例中，该游标齿轮式磁敏多圈编码器中，盖板2与壳体1卡扣连接。

本实施例中，盖板2与壳体1卡扣连接，并在盖板1的一侧设有一出线口，线束通过出线口21与线路板上的接口插接，将多圈编码器生成的多圈绝对位置信息输出。

如图2所示，一种较优的实施例中，线路板8包括：

一电压转换单元801，用于将一外部电源的供电电压转换为线路板包括的内部芯片所需的工作电压；

第一角度采集单元802，连接电压转换单元801，用于采集主齿轮角度并生成对应的主齿轮角度信号；

第二角度采集单元803，连接电压转换单元801，用于采集游标齿轮角度并生成对应的游标齿轮角度信号；

一信号处理单元804，分别连接第一角度采集单元802、第二角度采集单元803和电压转换单元801，用于根据主齿轮角度信号和游标齿轮角度信号计算出主齿轮旋转圈数，并将主齿轮旋转圈数和主齿轮角度组合成一多圈绝对位置数据后转换成对应的多圈绝对位置信号；

一差分信号转换单元805，分别连接电压转换单元801和信号处理单元804，用于将多圈绝对位置信号转换成差分的多圈绝对位置信号。

在本实施例中，线路板8上设有电压转换单元801，将宽电压5.5V-30V的外部电源的供电电压转换为线路板8内部芯片工作所需的5V和3.3V电压。也就是分别给第一角度采集单元802、第二角度采集单元803、信号处理单元804以及差分信号转换单元805供电，第一角度采集单元802采集到当前主齿轮4的角度以及第二角度采集单元803采集到当前游标齿轮6的角度输入至信号处理单元804，计算得出主齿轮旋转圈数，然后将主齿轮旋转圈数和主齿轮角度组合成多圈绝对位置数据并输出对应的多圈绝对位置SPI信号，然后通过差分信号转换单元805转换成差分的多圈绝对位置SSI信号。

其中第一角度采集单元802、第二角度采集单元803和信号处理单元804所需的工作电压为3.3V，差分信号转换单元805由于对差分信号进行电平转换，所以所需的工作电压为分别3.3V和5V。

如图3所示，在一种较优的实施例中，电压转换单元801采用一第一芯片U1和一第二芯片U2实现电压转换的功能，线路板8上还设置有一电源电路L1；

电源电路L1的输入端VCC连接外部电源，依次连接有一保护熔丝FB1、一二极管D1、一TVS二极管D2、第一芯片U1和第二芯片U2；

二极管D1的阳极连接保护熔丝FB1，二极管D1的阴极和TVS二极管D2的阴极分别连接一第一节点J1，TVS二极管D2的阳极接地；

第一芯片U1的第一引脚1分别连接一第一电容C1的一端和第一节点J1，第一电容C1的另一端接地；

第一芯片U1的第二引脚2悬空，第三引脚3和第四引脚4接地；

第一芯片U1的第五引脚5连接一第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接地；

第一芯片U1的第五引脚5为电源电路L1的第一电压输出端OUT1；

第二芯片U2的第一引脚1分别连接一第三电容C3的一端和一第二节点J2，第三电容C3的另一端接地，第二节点J2位于TVS二极管D2的阴极和第一节点J1之间；

第二芯片U2的第二引脚2悬空，第三引脚3和第四引脚4接地；

第二芯片U2的第五引脚5连接一第四电容C4的一端，第四电容C4的另一端接地；

第二芯片U2的第五引脚5为电源电路L1的第二电压输出端OUT2；

电源电路L1通过第一电压输出端OUT1和第二电压输出端OUT2为线路板8包括的内部芯片提供两种工作电压值。

本实施例中，电源电路L1是将输入的5.5V-30V的宽电压转换为内部芯片工作所需的5V和3.3V电压。第一芯片U1和第二芯片U2分别为电平转换芯片。电源电路L1的输入端VCC接入外部电源的5.5V-30V的宽电压，经过保险丝FB1、单向二极管D1、TVS管D2对电源进行保护，电平转换芯片U1将5.5-30V电压转换成5V通过第一电压输出端OUT1输出以及电平转换芯片U2将5.5-30V电压转换成3.3V通过第二电压输出端OUT2输出。第一电容C1、第一电容C2对电平转换芯片U1两端的输入、输出电压进行滤波，第三电容C3、第四电容C4对电平转换芯片U2两端的输入、输出电压进行滤波。

具体的，保险丝FB1使用的是贴片磁珠，型号为CBG201209U601；单向二极管D1的型号为1N4007W/A7；TVS管D2的型号为SMF28A；电平转换芯片U1的型号为TPS7B6950DBVR；电平转换芯片U2的型号为TPS7B6933DBVR；第一电容C1和第一电容C2的型号为10UF/50V，第三电容C3和第四电容C4的型号为4.7UF/16V。

如图4所示，在一种较优的实施例中，第一角度采集单元802采用第一磁敏芯片MU1实现主齿轮角度的采集的功能，线路板8上还设置有一第一角度采样电路L2，包括：

第一磁敏芯片MU1的第四引脚4连接一第五电容C5的一端，第五电容C5的另一端接地；

第一磁敏芯片MU1的第五引脚5为第一从机输出脚M_MISO，第六引脚为第一从机输入脚M_MOSI，第七引脚为第一时钟信号脚M_SCK，第八引脚为第一片选信号脚M_CSN；

第一磁敏芯片MU1的第九引脚9分别连接第二电压输出端OUT2以及一第六电容C6的一端，第六电容C6的另一端接地；

第一磁敏芯片MU1的第十一引脚11、第十二引脚12接地；

第一磁敏芯片MU1的第一引脚1、第二引脚2、第三引脚3、第十引脚10、第十三引脚13、第十四引脚14、第十五引脚15、第十六引脚16均悬空；

第一角度采样电路L2采集的主齿轮角度通过第一磁敏芯片MU1的第一从机输出脚M_MISO、第一从机输入脚M_MOSI、第一时钟信号脚M_SCK以及第一片选信号脚M_CSN生成对应的主齿轮角度SPI信号并输出。

本实施例中，线路板8上的第一角度采样电路L2的第一磁敏芯片MU1检测主齿轮角度，第一磁敏芯片MU1上的第九引脚9即电源输入端VDD接入电源电路L1的第二电压输出端OUT2的3.3V工作电压，通过第六电容C6滤除杂波干扰。第十一引脚11、第十二引脚12也就是VSS脚和TEST脚并联接地，第四引脚M_HVPP脚经过第五电容C5接地。第一磁敏芯片MU1检测到的主齿轮角度信息通过SPI信号发送给信号处理电路L1，通过第五引脚M_MISO为从机输出脚、第六引脚M_MOSI为从机输入脚、第七引脚M_SCK为时钟信号脚、第八引脚M_CSN为片选信号脚生成主齿轮角度的SPI信号。

具体的，第一磁敏芯片MU1的型号为MT6825；第五电容C5的型号为1UF/16V；第六电容C6的型号为100NF/16V。

如图5所示，在一种较优的实施例中，第二角度采集单元803采用第二磁敏芯片MU2实现游标齿轮角度的采集的功能，线路板8上还设置有一第二角度采样电路L3，包括：

第二磁敏芯片MU2的第四引脚4连接一第七电容C7的一端，第七电容C7的另一端接地；

第二磁敏芯片MU2的第五引脚5为第二从机输出脚V_MISO，第六引脚6为第二从机输入脚V_MOSI，第七引脚7为第二时钟信号脚V_SCK，第八引脚8为第二片选信号脚V_CSN；

第二磁敏芯片MU2的第九引脚9分别连接第二电压输出端OUT2以及一第八电容C8的一端，第八电容C8的另一端接地；

第二磁敏芯片MU2的第十一引脚11、第十二引脚12接地；

第二磁敏芯片MU2的第一引脚1、第二引脚2、第三引脚3、第十引脚10、第十三引脚13、第十四引脚14、第十五引脚15、第十六引脚16均悬空；

第二角度采样电路L3采集的游标齿轮角度通过第二磁敏芯片MU2的第二从机输出脚V_MISO、第二从机输入脚V_MOSI、第二时钟信号脚V_SCK以及第二片选信号脚V_CSN生成对应的游标齿轮角度SPI信号并输出。

本实施例中，线路板8上的第二角度采样电路L3的第二磁敏芯片MU2检测游标齿轮角度，第二磁敏芯片MU2上的第九引脚9即电源输入端VDD接入电源电路L1的第二电压输出端OUT2的3.3V工作电压，通过第八电容C8滤除杂波干扰。第十一引脚11、第十二引脚12也就是VSS脚和TEST脚并联接地，第四引脚V_HVPP脚经过第七电容C7接地。第二磁敏芯片MU2检测到的游标齿轮角度信息通过SPI信号发送给信号处理电路L1，通过第五引脚V_MISO为从机输出脚、第六引脚V_MOSI为从机输入脚、第七引脚V_SCK为时钟信号脚、第八引脚V_CSN为片选信号脚生成游标齿轮角度的SPI信号。

具体的，第二磁敏芯片MU2的型号为MT6825；第七电容C7的型号为1UF/16V；第八电容C8的型号为100NF/16V。

如图6所示，在一种较优的实施例中，信号处理单元804采用一第四芯片U4实现多圈绝对位置数据的计算的功能，以及采用一第三芯片U3实现主齿轮角度信号和游标齿轮角度信号的接收并转换的功能，线路板8上还设置有一信号处理电路L4，包括：

第三芯片U3的第十二引脚B6连接第一磁敏芯片MU1的第五引脚M_MISO，第十三引脚B7连接第一磁敏芯片MU1的第六引脚M_MOSI，第十四引脚B8连接第一磁敏芯片MU1的第七引脚M_SCK，第十六引脚C1连接第一磁敏芯片MU1的第八引脚M_CSN；

第三芯片U3的第十七引脚C2连接第二磁敏芯片MU2的第五引脚V_MISO，第十八引脚C8连接第二磁敏芯片MU2的第六引脚V_MOSI，第十九引脚D2连接第二磁敏芯片的第七引脚V_SCK，第二十二引脚D6连接第二磁敏芯片的第八引脚V_CSN；

第四芯片U4连接第三芯片U3，用于根据第三芯片U3接收的主齿轮角度信号和游标齿轮角度SPI信号生成对应的多圈绝对位置数据；

信号处理电路L4通过第三芯片U3将多圈绝对位置数据转换成多圈绝对位置SPI信号并输出。

本实施例中，线路板8上的信号处理电路L4包括使用FPGA芯片的第三芯片U3和第四芯片U4，第四芯片U4将第三芯片U3通过SPI通信输入过来的主角度SPI信号和游标齿轮角度SPI信号，按预设算法解算出当前主轴转过的圈数数据。再将圈数数据与主齿轮的单圈角度数据组合，通过第三芯片U3的第二引脚MCU_MA输入差分信号以及第四引脚MCU_SLO输出多圈绝对位置的差分信号，再通过差分信号转换电路L5进行输出。

如图7所示，在一种较优的实施例中，差分信号转换单元805采用一第五芯片U5、一第六芯片U6和一第七芯片U7实现将多圈绝对位置信号转换成对应的差分信号的功能，线路板8上还设置有一差分信号转换电路L5，包括；

第五芯片U5的第一引脚1连接一第九电容C9的一端，第九电容C9的另一端接地；

第五芯片U5的第四引脚4接地；

第五芯片U5的第七引脚7和第八引脚8分别连接一差分输入信号，通过第二引脚2连接第六芯片U6的第四引脚4；

第五芯片U5的第三引脚3连接第六芯片U6的第四引脚4；

第五芯片U5的第五引脚5和第六引脚6分别输出差分的多圈绝对位置信号；

第六芯片U6的第一引脚1分别连接一第十电容C10的一端和第二电压输出端OUT2，第十电容C10的另一端接地；

第六芯片U6的第六引脚6分别连接一第十一电容C11的一端和第一电压输出端OUT1，第十一电容C11的另一端接地；

第六芯片U6的第三引脚3分别连接第三芯片U3的第二引脚A2和一第一电阻R1的一端以及一第十二电容C12的一端，第一电阻R1的另一端连接第二电压输出端OUT2，第十二电容C12的另一端接地；

第六芯片U6的第二引脚2和第五引脚5接地；

第六芯片U6对差分输入信号进行电平转换并输入至第三芯片U3；

第七芯片U7的第一引脚1分别连接一第十三电容C13的一端和第二电压输出端，第十三电容C13的另一端接地，

第七芯片U7的第六引脚6分别连接一第十四电容C14的一端和第一电压输出端，第十四电容C14的另一端接地，

第七芯片U7的第三引脚3分别连接第三芯片U3的第四引脚A5和一第二电阻R2的一端以及一第十五电容C15的一端，第二电阻R2的另一端连接第二电压输出端OUT2，第十五电容C15的另一端接地；

第七芯片U7的第五引脚5连接一第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接第二电压输出端OUT2；

第七芯片U7的第二引脚2接地；

第七芯片U7对包含差分输入信号的多圈绝对位置信号进行电平转换并输出至第五芯片U5；

差分信号转换电路L5用于将单端的多圈绝对位置SPI信号转换为差分的多圈绝对位置SSI信号。

本实施例中，差分信号转换电路L5将第三芯片U3输出的单端SPI信号转换为差分SSI信号。其中第六芯片U6、第七芯片U7为电平转换芯片，第五芯片U5为差分接收与输出芯片。第五芯片U5接收到差分输入的高电平为5V的MA+、MA-信号，转换为IN_MA信号送给第六芯片U6的第四引脚，第六芯片U6将IN_MA信号从高电平为5V转换为高电平为3.3V的MCU_MA信号后通过第三引脚发送给前述的信号处理电路L4的第三芯片U3的A2脚。

第七芯片U7的第三引脚从前述的信号处理电路L4的第三芯片U3的A5脚接收高电平为3.3V的MCU_SLO信号，将其转换为高电平为5V的OUT_SLO信号传送给第五芯片U5的第三引脚，第五芯片U5将其转换为差分信号SLO+、SLO-向外输出。

具体的，第五芯片U5的型号为SN65LBC179；第六芯片U6和第七芯片U7的型号为SN74LVC1T45DBV；第九电容C9的型号为1UF/16V；第十电容C10、第十一电容C11、第十三电容C13和第十四电容C14的型号为100NF/16V；第十二电容C12和第十五电容C15的型号为50PF/50V；第一电阻R1和第二电阻R2的阻值为4.7KΩ，第三电阻的阻值R3为10KΩ，第四电阻的阻值R4为120Ω。

在一种较优的实施例中，若主齿轮4的齿数为n，则：

当设置一个游标齿轮6时，游标齿轮6的齿数为n-1；

当设置两个游标齿轮6时，两个游标齿轮6的齿数分别为n-1和n-2。

本实施例中，通过以下公式计算得出主齿轮旋转圈数：

其中，

θ1为主齿轮角度；

θ2为游标齿轮角度；

Δθ为主齿轮和游标齿轮的角度差；

n为主齿轮的齿数；

n-1为游标齿轮的齿数；

x为主齿轮旋转圈数。

如图8所示，通过两个齿轮的齿数差，使各不同圈数时，主齿轮与游标齿轮处于特定的角度组合，实现一定圈数的多圈计数功能。如主齿轮的齿数为n，游标齿轮的齿数为n-1。那么当主齿轮转了一圈后，游标齿轮比主齿轮多转了

圈。以此类推，需要转n-1圈后两个齿轮的角度差才回到最初位置。由此可以知道，该方法可以简单的通过齿数就知道可以测量的圈数，本实施中主齿轮的齿数设为16，游标齿轮的齿数设为15。

假设主轴转过了X度，则当前主齿轮的角度θ1和游标齿轮的角度θ2如下：

其中MOD为取余数函数，在任意时刻主齿轮和游标齿轮的角度差Δθ为：

可以得到主齿轮和游标齿轮的角度差Δθ如图9所示。

另外，我们知道主齿轮每转动1个周期，游标齿轮比主齿轮多转了

个周期。则在第x圈时有：

变换后可计算出当前圈数为：

其中INT为向下取整函数，再通过圈数x乘以360就能验证主轴转过的度数为上面假设的转过了X度，如图10所示。

通过上面的推导和验证，我们可以理解游标算法的原理和圈数计算方法。通过该方法，可以简单的确定产品的多圈圈数与齿轮齿数的关系，并通过较少、较简单的零件，即可生产出多圈绝对值编码器。

在生产中，会遇到零件精度、传感芯片进度的影响，使圈数在圈数切换时发生误差。这会影响到产品输出的准确性。通过下式进行校验，修正圈数计算的结果。

其中，

x’为修正后得到的最终圈数；

ROUND为四舍五入取整函数。

通过该校验，可得到准确的圈数值x’。可使产品无需很高的零件精度即可实现准确的圈数测量。

通过对游标齿轮算法的延伸，可得到多个游标齿轮的算法，实现更多圈数的计数。其延伸算法如下：

令主齿轮的齿数为n，游标齿轮一的齿数为n-1，游标齿轮二的齿数为n-2。他们之间的配合关系如图11所示，游标齿轮一、游标齿轮二分别与主齿轮独立啮合。

主齿轮与游标齿轮一的单圈齿差为

主齿与游标齿轮二的单圈齿差为

游标齿轮一与游标齿轮二的单圈齿差为

主齿轮、游标齿轮一和游标齿轮二，三者需要经过(n-2)(n-1)个周期才能回到最初角度关系。在主齿轮转了(n-2)(n-1)个周期时，游标齿轮一转了n(n-2)个周期，游标齿轮二转了n(n-1)个周期。

用前面同样的方法，计算主齿轮与游标齿轮一、主齿轮与游标齿轮二、游标齿轮一与游标齿轮二之间的角度差Δθ1、Δθ2、Δθ3，将其图形化如图12所示。从图12可以清晰的看出各齿轮之间的角度差的循环关系，但是每个角度差都有多个循环，所形成的图线不单调、不连续，但是观察这些齿轮间角度差的图线可知，任意时刻他们的角度差关系是特定的。因此，在应用上，可通过建立角度关系的数据库，当读取到主齿轮、游标齿轮一、游标齿轮二的角度时，通过查表法，得到当前位于的圈数信息。然后将圈数信息和主齿轮的角度信息组合。

综上所述，游标齿轮式磁敏多圈编码器中采用一个主齿轮4和若干个游标齿轮6的组合，主齿轮4的齿数和游标齿轮6的齿数设定一定的齿数差。线路板上有主齿轮磁敏芯片81和游标齿轮磁敏芯片82，主齿轮磁敏芯片81和游标齿轮磁敏芯片82布置于线路板8的同一侧，面向主齿轮磁钢42和游标齿轮磁钢62安装。在转过一定圈数后，主齿轮4的角度与游标齿轮6的角度有特定的角度差，主齿轮磁敏芯片81采集相对于初始角度位置旋转一定圈数后的当前主齿轮4的角度数据，以及游标齿轮磁敏芯片82采集相对于初始角度位置旋转一定圈数后的当前游标齿轮6的角度数据，分别传输到线路板8上的信号处理单元804，信号处理单元804根据预设的算法计算出当前主轴2转过的圈数，然后再将圈数数据和主轴2的当前角度数据也就是当前主齿轮4的角度数据，组合成最终的多圈绝对位置数据。信号处理单元804和差分信号转化单元805将多圈绝对位置数据转换成所需要的信号模式并输出。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种游标齿轮式磁敏多圈编码器，其特征在于，包括：

一壳体，所述壳体上设有一主轴通孔，在所述主轴通孔的一侧还设有若干个盲孔；

一盖板，所述盖板连接于所述壳体，并在所述盖板的一侧设有一出线口；

一主轴，所述主轴贯穿所述主轴通孔并设置于所述壳体内；

一主齿轮，所述主齿轮压接于所述主轴的一端，并设有第一磁钢安装孔；

一主齿轮磁钢，所述主齿轮磁钢设置于第一磁钢安装孔内；

若干个游标齿轮转轴，所述游标齿轮转轴通过所述盲孔设置于所述主轴的一侧；

若干个游标齿轮，所述游标齿轮压接于所述游标齿轮转轴的一端，并设有第二磁钢安装孔，若干个游标齿轮磁钢分别安装于第二磁钢安装孔内，若干个所述游标齿轮与所述主齿轮独立啮合传动；

若干个隔磁片，所述隔磁片分别卡设于所述主齿轮和所述游标齿轮之间；

一线路板，所述线路板设置于所述壳体内的一台阶上，位于所述盖板和所述隔磁片之间，所述线路板的同一侧分别设有一第一磁敏芯片和若干个第二磁敏芯片，所述第一磁敏芯片位于所述主齿轮磁钢的上方，用于采集主齿轮角度，以及所述第二磁敏芯片位于所述游标齿轮磁钢的上方，用于采集游标齿轮角度，根据所述主齿轮角度和所述游标齿轮角度计算得出主齿轮旋转圈数并生成对应的多圈绝对位置信号。

2.根据权利要求1所述的一种游标齿轮式磁敏多圈编码器，其特征在于，所述主轴与所述壳体采用轴套连接或轴承连接。

3.根据权利要求1所述的一种游标齿轮式磁敏多圈编码器，其特征在于，所述盖板与所述壳体卡扣连接。

4.根据权利要求1所述的一种游标齿轮式磁敏多圈编码器，其特征在于，所述线路板包括：

一电压转换单元，用于将一外部电源的供电电压转换为所述线路板包括的内部芯片所需的工作电压；

第一角度采集单元，连接所述电压转换单元，用于采集所述主齿轮角度并生成对应的主齿轮角度信号；

第二角度采集单元，连接所述电压转换单元，用于采集所述游标齿轮角度并生成对应的游标齿轮角度信号；

一信号处理单元，分别连接所述第一角度采集单元、所述第二角度采集单元和所述电压转换单元，用于根据所述主齿轮角度信号和所述游标齿轮角度信号计算出所述主齿轮旋转圈数，并将所述主齿轮旋转圈数和所述主齿轮角度组合成一多圈绝对位置数据后转换成对应的所述多圈绝对位置信号；

一差分信号转换单元，分别连接所述电压转换单元和所述信号处理单元，用于将所述多圈绝对位置信号转换成差分的所述多圈绝对位置信号。

5.根据权利要求4所述的一种游标齿轮式磁敏多圈编码器，其特征在于，所述电压转换单元采用一第一芯片和一第二芯片实现电压转换的功能，所述线路板上还设置有一电源电路；

所述电源电路的输入端连接所述外部电源，依次连接有一保护熔丝、一二极管、一TVS二极管、所述第一芯片和所述第二芯片；

所述二极管的阳极连接所述保护熔丝，所述二极管的阴极和所述TVS二极管的阴极分别连接一第一节点，所述TVS二极管的阳极接地；

所述第一芯片的第一引脚分别连接一第一电容的一端和所述第一节点，所述第一电容的另一端接地；

所述第一芯片的第二引脚悬空，第三引脚和第四引脚接地；

所述第一芯片的第五引脚连接一第二电容的一端，所述第二电容的另一端接地；

所述第一芯片的第五引脚为所述电源电路的第一电压输出端；

所述第二芯片的第一引脚分别连接一第三电容的一端和一第二节点，所述第三电容的另一端接地；

所述第二芯片的第二引脚悬空，第三引脚和第四引脚接地；

所述第二芯片的第五引脚连接一第四电容的一端，所述第四电容的另一端接地；

所述第二芯片的第五引脚为所述电源电路的第二电压输出端；

所述电源电路通过所述第一电压输出端和所述第二电压输出端为所述线路板包括的内部芯片提供两种不同的工作电压值。

6.根据权利要求5所述的一种游标齿轮式磁敏多圈编码器，其特征在于，所述第一角度采集单元采用所述第一磁敏芯片实现所述主齿轮角度的采集的功能，所述线路板上还设置有一第一角度采样电路，包括：

所述第一磁敏芯片的第四引脚连接一第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；

所述第一磁敏芯片的第五引脚为第一从机输出脚，第六引脚为第一从机输入脚，第七引脚为第一时钟信号脚，第八引脚为第一片选信号脚；

所述第一磁敏芯片的第九引脚分别连接所述第二电压输出端以及一第六电容的一端，所述第六电容的另一端接地；

所述第一磁敏芯片的第十一引脚、第十二引脚接地；

所述第一磁敏芯片的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第十引脚、第十三引脚、第十四引脚、第十五引脚、第十六引脚均悬空；

所述第一角度采样电路采集的所述主齿轮角度通过所述第一磁敏芯片的第一从机输出脚、第一从机输入脚、第一时钟信号脚以及第一片选信号脚生成对应的所述主齿轮角度信号并输出。

7.根据权利要求5所述的一种游标齿轮式磁敏多圈编码器，其特征在于，所述第二角度采集单元采用所述第二磁敏芯片实现所述游标齿轮角度的采集的功能，所述线路板上还设置有一第二角度采样电路，包括：

所述第二磁敏芯片的第四引脚连接一第七电容的一端，所述第七电容的另一端接地；

所述第二磁敏芯片的第五引脚为第二从机输出脚，第六引脚为第二从机输入脚，第七引脚为第二时钟信号脚，第八引脚为第二片选信号脚；

所述第二磁敏芯片的第九引脚分别连接所述第二电压输出端以及一第八电容的一端，所述第八电容的另一端接地；

所述第二磁敏芯片的第十一引脚、第十二引脚接地；

所述第二磁敏芯片的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第十引脚、第十三引脚、第十四引脚、第十五引脚、第十六引脚均悬空；

所述第二角度采样电路采集的所述游标齿轮角度通过所述第二磁敏芯片的第二从机输出脚、第二从机输入脚、第二时钟信号脚以及第二片选信号脚生成对应的所述游标齿轮角度信号并输出。

8.根据权利要求5所述的一种游标齿轮式磁敏多圈编码器，其特征在于，所述信号处理单元采用一第四芯片实现所述多圈绝对位置数据的计算的功能，以及采用一第三芯片实现所述主齿轮角度信号和所述游标齿轮角度信号的接收并转换的功能，所述线路板上还设置有一信号处理电路，包括：

所述第三芯片的第十二引脚连接所述第一磁敏芯片的第五引脚，第十三引脚连接所述第一磁敏芯片的第六引脚，第十四引脚连接所述第一磁敏芯片的第七引脚，第十六引脚连接所述第一磁敏芯片的第八引脚，以及

所述第三芯片的第十七引脚连接所述第二磁敏芯片的第五引脚，第十八引脚连接所述第二磁敏芯片的第六引脚，第十九引脚连接所述第二磁敏芯片的第七引脚，第二十二引脚连接所述第二磁敏芯片的第八引脚；

所述第四芯片连接所述第三芯片，用于根据所述第三芯片接收的所述主齿轮角度信号和所述游标齿轮角度信号生成对应的所述多圈绝对位置数据；

所述信号处理电路通过所述第三芯片将所述多圈绝对位置数据转换成所述多圈绝对位置信号并输出。

9.根据权利要求8所述的一种游标齿轮式磁敏多圈编码器，其特征在于，所述差分信号转换单元采用一第五芯片、一第六芯片和一第七芯片实现将所述多圈绝对位置信号转换成对应的差分信号的功能，所述线路板上还设置有一差分信号转换电路，包括；

所述第五芯片的第一引脚连接一第九电容的一端，所述第九电容的另一端接地；

所述第五芯片的第四引脚接地；

所述第五芯片的第七引脚和第八引脚分别连接一差分输入信号，通过第二引脚连接所述第六芯片的第四引脚；

所述第五芯片的第三引脚连接所述第六芯片的第四引脚；

所述第五芯片的第五引脚和第六引脚分别输出差分的所述多圈绝对位置信号；

所述第六芯片的第一引脚分别连接一第十电容的一端和所述第二电压输出端，所述第十电容的另一端接地；

所述第六芯片的第六引脚分别连接一第十一电容的一端和所述第一电压输出端，所述第十一电容的另一端接地；

所述第六芯片的第三引脚分别连接所述第三芯片的第二引脚和一第一电阻的一端以及一第十二电容的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第二电压输出端，所述第十二电容的另一端接地；

所述第六芯片的第二引脚和第五引脚接地；

所述第六芯片对所述差分输入信号进行电平转换并输入至所述第三芯片；

所述第七芯片的第一引脚分别连接一第十三电容的一端和所述第二电压输出端，所述第十三电容的另一端接地；

所述第七芯片的第六引脚分别连接一第十四电容的一端和所述第一电压输出端，所述第十四电容的另一端接地；

所述第七芯片的第三引脚分别连接所述第三芯片的第四引脚和一第二电阻的一端以及一第十五电容的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第二电压输出端，所述第十五电容的另一端接地；

所述第七芯片的第五引脚连接一第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述第二电压输出端；

所述第七芯片的第二引脚接地；

所述第七芯片对包含所述差分输入信号的所述多圈绝对位置信号进行电平转换并输出至第五芯片；

所述差分信号转换电路用于将单端的所述多圈绝对位置信号转换为差分的所述多圈绝对位置信号。

10.根据权利要求1所述的一种游标齿轮式磁敏多圈编码器，其特征在于，若所述主齿轮的齿数为n，则：

当设置一个所述游标齿轮时，所述游标齿轮的齿数为n-1；

当设置两个所述游标齿轮时，两个所述游标齿轮的齿数分别为n-1和n-2。

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