CN220398584U - 一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于编码器技术领域，具体涉及一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器，包括主体、主轴、编码盘、比较器以及单片机与放大器，所述主体套设于主轴外部，所述编码盘安装于主轴上，并与主轴同步旋转，所述编码盘包括码盘、绝对码道、增量码道，本实用新型的优点在于可以同时输出较高精度并且掉电可保持的角度值信息，还可以输出高分辨的脉冲信号，方便进行转速的测量。

Description

一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器

技术领域

本实用新型属于编码器技术领域，具体涉及一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器。

背景技术

目前市场中许多生产企业为了实现多功能的自动化控制，要求编码器可以同时输出较高精度并且掉电可保持的角度值信息，还可以输出高分辨的脉冲信号，以便进行转速的测量，。

但是，仍然存在下列问题：编码器无法进行高分辨率的增量信号和绝对角度值的双重输出，编码器信号的频响以及硬件电路的处理速度效率低。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型提供了一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器，用以解决现有技术编码器无法进行高分辨率的增量信号和绝对角度值的双重输出，编码器信号的频响以及硬件电路的处理速度效率低等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器，包括主体、主轴、编码盘、比较器以及单片机与放大器，所述主体套设于主轴外部，所述编码盘安装于主轴上，并与主轴同步旋转，所述编码盘包括码盘、绝对码道、增量码道，所述绝对码道与增量码道同时刻画在码盘上，所述增量码道包括光电池，所述增量码道采用光电池通过码盘光栅的接受模拟信号，并用比较器进行信号处理，所述绝对码道通过比较器将码盘上的粗码信号整形并通过单片机IO口采集，所述放大器对码盘上的粗码信号进行放大处理，所述单片机AD口进行采集对放大粗码信号进行采集，单片机对对粗码信号和精码信号分别进行整合运算后，生成一组二进制码数据。

进一步的，所述主体包括上部设有外壳，所述外壳与主轴连接处设有密封圈。

进一步的，所述编码盘下部设有传动轴承。

进一步的，所述主体下端设有弹片

进一步的，所述编码器还配套上位机参数配置软件。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

1.本编码器可以同时输出较高精度并且掉电可保持的角度值信息，还可以输出高分辨的脉冲信号，方便进行转速的测量；

2.本编码器特殊的光学码盘设计，可以便实现信号的高分辨率双输出。

附图说明

图1为本实用新型一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器实施例中码盘的结构示意图；

图3为本实用新型一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器实施例的比较器电压处理示意图；

图4为本实用新型一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器实施例比较器波形处理示意图一；

图5为本实用新型一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器实施例比较器波形处理示意图二；

图6为本实用新型一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器实施例的绝对式信号处理流程示意图；

图7为本实用新型一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器实施例的电路原理图一；

图8为本实用新型一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器实施例的电路原理图二；

图9为本实用新型一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器实施例的电路原理图三；

图10为本实用新型一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器实施例的配置软件示意图；

说明书附图中的附图标记包括：(附图标记要有括号)

主体1、外壳10、密封圈11、弹片12、主轴2、编码盘3、码盘30、绝对码道31、增量码道32、传动轴承33

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明：

需要说明，本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

实施例

如图1-10所示，一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器，包括主体1、主轴2、编码盘3、比较器以及单片机与放大器，主体1套设于主轴2外部，编码盘3安装于主轴2上，并与主轴2同步旋转，编码盘3包括码盘30、绝对码道31、增量码道32，绝对码道31与增量码道32同时刻画在码盘30上，增量码道32包括光电池，增量码道32采用光电池通过码盘光栅的接受模拟信号，并用比较器进行信号处理，绝对码道31通过比较器将码盘30上的粗码信号整形并通过单片机IO口采集，放大器对码盘30上的粗码信号进行放大处理，单片机AD口进行采集对放大粗码信号进行采集，单片机对对粗码信号和精码信号分别进行整合运算后，生成一组二进制码数据。

常规编码器传动部分使用的是双轴承(单列深沟球轴承)，装配时使用锁紧环消除轴承间隙，确保编码器主轴无窜动(产品总厚度52mm)。单轴承超薄复合式编码器使用单个交叉滚子轴承，保证产品本身精度，高低温等指标不变的情况下降低产品总厚度(产品总厚度15mm)。常规双轴承产品最高精度可做到±20秒，无轴承产品精度根据客户端与编码器的安装误差最高精度可做到±40秒，单轴承产品与双轴承产品一致产品出厂前已经调试完毕无需客户安装调试所以最高精度可做到±20秒。

主体1包括上部设有外壳10，外壳10与主轴2连接处设有密封圈11，编码盘3下部设有传动轴承33，主体1下端设有弹片12。

编码器还配套上位机参数配置软件。

高分辨复合式编码器需要同时实现高分辨率和增量、绝对数据的双输出功能。电路处理需要对增量和绝对信号，进行分别处理、运算。

增量信号采用的是光电池通过码盘光栅接收相应的模拟信号，运用电压比较器进行处理，电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)：

如图3所示，当”+”输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输出为高电平；

当”+”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平。

如图4-5所示，原始的正余弦信号经过比较器处理后，可以得到和光学码盘原始刻线数一致的脉冲数；再通过细分处理电路，对信号进行倍频输出，最终实现分辨率的提高；最终用户使用时，可以测出更精确的转数结果。

如图6所示，绝对式信号是将码盘30上的粗码信号，进行比较器整形后，通过单片机IO口采集；精码信号通过放大器处理后，通过单片机AD口进行采集；单片机对粗码信号和精码信号分别进行整合运算后，合成一组二进制码数据。用户通过对该数据的解码运算，得到编码器角度值。此角度值数据不受掉电的影响，每次重新上电后，从原始码盘直接采集数据进行处理，可以精准的反馈编码器当前的角度值。

编码器是将增量式的码道和绝对式的码道同时刻画在码盘上，通过电路的分别处理，实现一台编码器，同时输出两组高分辨率数据。增量式脉冲信号用于高精度计数、测速等；绝对式数据用于编码器实时角度值反馈，实现了应用的集成化、多样化。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (4)

1.一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器，包括主体(1)、主轴(2)、编码盘(3)、比较器以及单片机与放大器，所述主体(1)套设于主轴(2)外部，所述编码盘(3)安装于主轴(2)上，并与主轴(2)同步旋转，其特征在于：所述编码盘(3)包括码盘(30)、绝对码道(31)、增量码道(32)，所述绝对码道(31)与增量码道(32)同时刻画在码盘(30)上，所述增量码道(32)包括光电池，所述增量码道(32)采用光电池通过码盘光栅的接受模拟信号，并用比较器进行信号处理，所述绝对码道(31)通过比较器将码盘(30)上的粗码信号整形并通过单片机IO口采集，所述放大器对码盘(30)上的粗码信号进行放大处理，所述单片机AD口进行采集对放大粗码信号进行采集，单片机对对粗码信号和精码信号分别进行整合运算后，生成一组二进制码数据。

2.根据权利要求1所述的一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器，其特征在于：所述主体(1)包括上部设有外壳(10)，所述外壳(10)与主轴(2)连接处设有密封圈(11)。

3.根据权利要求1所述的一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器，其特征在于：所述编码盘(3)下部设有传动轴承(33)。

4.根据权利要求1所述的一种单轴承超薄的增量式和绝对式双输出编码器，其特征在于：所述主体(1)下端设有弹片(12)。