CN221223826U - 一种增量型电感式编码器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种增量型电感式编码器，涉及编码器领域，包括码道、与码道实现相对运动的读数头，所述码道包括增量码道与零位码道，所述增量码道设置有若干增量金属栅格，且若干所述增量金属栅格等间隔均匀排布，所述读数头设置有第一读数部件，所述零位码道设置有与增量金属栅格构成局部游标关系的零位区域，所述读数头设置有第二读数部件，所述第一读数部件与第二读数部件分别与读数头的信号处理单元相连接，所述读数头的信号处理单元根据第一读数部件与第二读数部件各自反馈的信号进行解算确定零位区域相对增量码道的绝对位置信息。本申请具有减少额外器件的投入，从而减少成本的同时能够降低失效风险的效果。
Description
技术领域
本申请涉及编码器领域，尤其是涉及一种增量型电感式编码器。
背景技术
编码器是通过机械结构和信号处理电路将角位移或直线位移转换成电信号，从而实现对角位移、位置和速度等多种物理量的直接或间接测量。
公告号为CN215810903U的中国专利公开的一种动子无线缆的电感式增量型高精度编码器，包括读数板和动子，所述动子位于所述读数板的上方并且所述读数板用于读取与被检测运动部件固定连接的动子的位移信息，所述读数板包括若干阵列排布的检测部件，各个所述检测部件均包括激励线圈和接收线圈，编码器在工作时，始终由动子覆盖面积最大的检测部件反馈动子的位移信息，由此可以不受环境污染与磁场干扰，能够在全程范围内做到位移信息输出。
针对上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：由于上述编码器是增量型，位置的测量与计算必须以基准零位作参考，在实际应用中，通常会安装一个接近开关来作为编码器的基准位置，从而增加了额外器件，容易增加失效的风险。
实用新型内容
为了降低失效风险，本申请提供一种增量型电感式编码器。
本申请提供的一种增量型电感式编码器，采用如下的技术方案：
一种增量型电感式编码器，包括码道、与码道实现相对运动的读数头，所述码道包括增量码道与零位码道，所述增量码道设置有若干增量金属栅格，且若干所述增量金属栅格等间隔均匀排布，所述读数头设置有用于反馈增量码道位置信息的第一读数部件，所述零位码道设置有与增量金属栅格构成局部游标关系的零位区域，所述读数头设置有用于反馈零位区域位置信息的第二读数部件，所述第一读数部件与第二读数部件分别与读数头的信号处理单元相连接，所述读数头的信号处理单元根据第一读数部件与第二读数部件各自反馈的信号进行解算确定零位区域相对增量码道的绝对位置信息。
通过采用上述技术方案，码道与读数头相对运动的过程中，第一读数部件能够反馈出增量码道的位置信息，第二读数部件反馈零位区域的位置信息，由于零位区域与增量码道设置的增量金属栅格之间存在局部游标关系，从而读数头的信号处理单元可以根据增量码道位置信息以及零位区域位置信息通过游标原理进行解算，确定零位区域相对增量码道的绝对位置，进而输出零位信号，从而减少额外器件的设置，降低失效风险。
可选的，所述零位区域包括设置于零位码道的若干零位金属栅格，若干所述零位金属栅格等间隔均匀排布，所述零位金属栅格的周期数为M，所述增量码道靠近零位金属栅格的局部增量金属栅格的周期数为N，其中M与N互质，所述读数头的信号处理单元根据第一读数部件与第二读数部件各自反馈的信号解算确定零位区域绝对位置，并输出零位信号。
通过采用上述技术方案，零位金属栅格的周期数与局部增量金属栅格的周期数互质，构成游标关系，从而通过游标原理解算出零位区域的唯一位置。
可选的，所述第一读数部件包括设置于读数头的第一激励线圈与第一接收线圈，所述第一激励线圈与第一接收线圈分别与读数头的信号处理单元相连接，所述第一激励线圈包围第一接收线圈设置，所述第一接收线圈的周期数为N。
通过采用上述技术方案，通过在第一激励线圈通入高频交变电流时，第一激励线圈周围会产生电磁场，增量金属栅格在交变磁场中产生感应电流，增量码道上的感应电流会影响第一接收线圈的感应电压变化，从而在读数头与码道相对运动的过程中，增量码道会使第一接收线圈上的感应电压幅值随增量金属栅格的交替位移而产生周期性变化，进而得到两路正余弦信号，便于解算增量码道的位置信息。
可选的，所述第二读数部件包括设置于读数头的第二激励线圈与第二接收线圈，所述第二激励线圈与第二接收线圈分别与读数头的信号处理单元相连接，所述第二激励线圈包围第二接收线圈设置，所述第二接收线圈的周期数为M。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.码道与读数头相对运动的过程中，第一读数部件能够反馈出增量码道的位置信息，第二读数部件反馈零位区域的位置信息，由于零位区域与增量码道设置的增量金属栅格之间存在局部游标关系，从而读数头的信号处理单元可以根据增量码道位置信息以及零位区域位置信息通过游标原理进行解算，确定零位区域相对增量码道的绝对位置，进而输出零位信号，从而减少额外器件的设置，降低失效风险。
附图说明
图1是本申请实施例的编码器整体结构示意图。
图2是本申请实施例的读数头结构示意图。
附图标记说明：
1、读数头；2、增量码道；3、零位码道；4、增量金属栅格；5、第一读数部件；6、零位区域；7、第二读数部件；61、零位金属栅格；51、第一激励线圈；52、第一接收线圈；71、第二激励线圈；72、第二接收线圈。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种增量型电感式编码器。参照图1，一种增量型电感式编码器包括码道、与码道实现相对运动的读数头1，码道与读数头1互相平行，码道包括增量码道2与零位码道3，增量码道2与零位码道3沿码道与读数头1相对运动的方向延伸设置，增量码道2与零位码道3沿与相对运动方向垂直的方向排列设置，其次在本实施例中，码道与读数头1的相对运动可以是直线运动，在其他实施例中，也可以是旋转运动，则码道与读数头1可根据运动状态，码道可以是沿圆周方向环绕设置，也可以是呈线性延伸设置。
参照图1与图2，增量码道2沿相对运动的方向固定设置有若干增量金属栅格4，若干增量金属栅格4等间隔均匀排布。读数头1设置有用于反馈增量码道2位置信息的第一读数部件5，零位码道3的任意一区域设置有与增量金属栅格4构成局部游标关系的零位区域6，读数头1设置有用于反馈零位区域6位置信息的第二读数部件7，第一读数部件5与第二读数部件7分别与读数头1的信号处理单元相连接，读数头1的信号处理单元根据第一读数部件5与第二读数部件7各自反馈的信号通过游标原理进行解算确定零位区域6相对增量码道2的绝对位置信息。
参照图1与图2，零位区域6包括固定设置于零位码道3的若干零位金属栅格61，若干零位金属栅格61等间隔均匀排布，零位金属栅格61的周期数为M。增量码道2靠近零位金属栅格61的局部增量金属栅格4的周期数为N，其中M与N互质，构成游标关系，在本实施例中，举例M为4周期，N为3周期，从而使零位金属栅格61与局部增量金属栅格4构成游标关系，从而通过解算出零位金属栅格61的位置信息以及增量金属栅格4的位置信息，并利用游标原理能够解算出零位相对增量码道2的绝对位置信息，进而输出零位信号，可作编码器的基准位置。
参照图1与图2，第一读数部件5包括设置于读数头1的第一激励线圈51与第一接收线圈52，第一接收线圈52内两个呈周期性变化的环路以相反的方向缠绕，第一激励线圈51包围第一接收线圈52设置，第一接收线圈52的周期数为N，第一激励线圈51与第一接收线圈52分别与读数头1内的信号处理单元相连接。通过在第一激励线圈51通入高频交变电流时，第一激励线圈51周围会产生电磁场，增量码道2由于是由金属区域与非金属区域交替设置而成，从而在交变磁场中产生感应电流，增量码道2上的感应电流会影响第一接收线圈52的感应电压变化，从而在读数头1与增量码道2相对运动的过程中，增量码道2会使第一接收线圈52上的感应电压幅值随增量金属栅格4的交替位移而产生周期性变化，进而得到两路正余弦信号，便于解算增量码道2的位置信息。
参照图1与图2，第二读数部件7包括设置于读数头1的第二激励线圈71与第二接收线圈72，第二接收线圈72内两个呈周期性变化的环路以相反的方向缠绕，第二激励线圈71包围第二接收线圈72设置，第二接收线圈72的周期数为M，第二激励线圈71与第二接收线圈72分别与读数头1内的信号处理单元相连接。同理，在读数头1与零位码道3相对运动过程中，零位码道3会使第二接收线圈72上的感应电压幅值随零位金属栅格61的交替位移而产生周期性变化，进而得到两路正余弦信号，便于解算零位码道3的位置信息。
由此，解算得出零位码道3的位置信息与增量码道2的位置信息之后，由于零位金属栅格61与局部增量金属栅格4形成游标关系，从而利用游标计算原理，能够计算确定零位金属栅格61相对于增量金属栅格4的绝对唯一位置，从而输出零位信号，作为编码器的基准零位，为位置的测量与计算作参考，通过增设零位码道3的方式，减少额外器件的设置，降低成本，同时降低失效风险。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种增量型电感式编码器，其特征在于：包括码道、与码道实现相对运动的读数头(1)，所述码道包括增量码道(2)与零位码道(3)，所述增量码道(2)设置有若干增量金属栅格(4)，且若干所述增量金属栅格(4)等间隔均匀排布，所述读数头(1)设置有用于反馈增量码道(2)位置信息的第一读数部件(5)，所述零位码道(3)设置有与增量金属栅格(4)构成局部游标关系的零位区域(6)，所述读数头(1)设置有用于反馈零位区域(6)位置信息的第二读数部件(7)，所述第一读数部件(5)与第二读数部件(7)分别与读数头(1)的信号处理单元相连接，所述读数头(1)的信号处理单元根据第一读数部件(5)与第二读数部件(7)各自反馈的信号进行解算确定零位区域(6)相对增量码道(2)的绝对位置信息。
2.根据权利要求1所述的一种增量型电感式编码器，其特征在于：所述零位区域(6)包括设置于零位码道(3)的若干零位金属栅格(61)，若干所述零位金属栅格(61)等间隔均匀排布，所述零位金属栅格(61)的周期数为M，所述增量码道(2)靠近零位金属栅格(61)的局部增量金属栅格(4)的周期数为N，其中M与N互质，所述读数头(1)的信号处理单元根据第一读数部件(5)与第二读数部件(7)各自反馈的信号解算确定零位区域(6)绝对位置，并输出零位信号。
3.根据权利要求2所述的一种增量型电感式编码器，其特征在于：所述第一读数部件(5)包括设置于读数头(1)的第一激励线圈(51)与第一接收线圈(52)，所述第一激励线圈(51)与第一接收线圈(52)分别与读数头(1)的信号处理单元相连接，所述第一激励线圈(51)包围第一接收线圈(52)设置，所述第一接收线圈(52)的周期数为N。
4.根据权利要求2所述的一种增量型电感式编码器，其特征在于：所述第二读数部件(7)包括设置于读数头(1)的第二激励线圈(71)与第二接收线圈(72)，所述第二激励线圈(71)与第二接收线圈(72)分别与读数头(1)的信号处理单元相连接，所述第二激励线圈(71)包围第二接收线圈(72)设置，所述第二接收线圈(72)的周期数为M。
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