TWI656326B - 磁感編碼裝置 - Google Patents

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means

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Abstract

本發明係揭露一種磁感編碼裝置，其包含一編碼環及一磁感機構。該編碼環具有一計數環部。該磁感機構係對應編碼環毗鄰設置，並於局部區域提供一磁場，且該磁場會受編碼環之計數環部運動而產生變化。藉由上述構件之組成，磁感機構非接觸性的感測編碼環之運動，透過磁場之變化檢知旋轉位置及速度，避免機械性的磨耗，更可避免光學式感應對環境污染之敏感性，提升整體量測之穩定性。

Description

磁感編碼裝置
本發明係有關於機械定位量測相關之技術領域，尤其是指一種磁感編碼裝置。
旋轉編碼器也稱為軸編碼器，為工業常用的精密定位儀器，可用來將轉軸的旋轉位置及旋轉量轉換成類比或數位訊號以供系統判讀。目前的旋轉編碼器可分為增量型編碼器與絕對型編碼器兩種類型，其中，絕對型編碼器係將轉軸的不同位置進行編號，根據讀取頭讀到的編號，可以對應得知轉軸目前旋轉至讀取頭的位置或區段。
絕對型編碼器進一步又可分為光學式與機械式兩種。光學式的編碼器包含與轉軸同步旋轉的圓盤，圓盤上有許多同心圓狀的透明區段及不透明區段，這些透明及不透明區段的組合使光在圓盤不同的位置上具有不同的光學特徵，而利用光感測陣列可量測這些特徵並藉此得知轉軸旋轉位置。光學式的旋轉編碼器雖然精確，但其抗環境能力較低，換言之，若使用在較惡劣的環境下，光學式旋轉編碼器精確程度將大幅降低，甚至可能失去效用。
有鑑於上述習知技藝之問題與缺失，本發明之主要目的，乃在於提供一種磁感編碼裝置，藉由結構的設計，除 去光學式編碼器容易被環境干擾之缺失。
根據本發明上述目的，提出一種磁感編碼裝置，其包含一編碼環及一磁感機構。該編碼環具有一計數環部。該磁感機構係對應編碼環毗鄰設置，並於局部區域提供一磁場，且該磁場會受編碼環之計數環部運動而產生變化。藉由上述構件之組成，磁感機構非接觸性的感測編碼環之運動，透過磁場之變化檢知旋轉位置及速度，避免機械性的磨耗，更可避免光學式感應對環境污染之敏感性，提升整體量測之穩定性。
10‧‧‧編碼環
12‧‧‧環本體
14‧‧‧計數環部
142‧‧‧計數穿孔
16‧‧‧基準環部
162‧‧‧基準穿孔
20‧‧‧磁感機構
21‧‧‧磁性傳感單元
212‧‧‧永久磁體
214‧‧‧磁性傳感元件
22‧‧‧磁電信號調整單元
23‧‧‧方/弦波處理單元
24‧‧‧訊號輸出單元
25‧‧‧接頭
26‧‧‧殼體
30‧‧‧轉軸
40‧‧‧磁場
50‧‧‧編碼尺
52‧‧‧尺本體
54‧‧‧第一尺標部
56‧‧‧第二尺標部
542‧‧‧第一尺標孔
562‧‧‧第二尺標孔
第1圖 係本發明實施例立體示意圖。
第2圖 係本發明磁感機構方塊示意圖。
第3圖 係本發明實施例作動示意圖(一)。
第4圖 係本發明實施例作動示意圖(二)。
第5圖 係本發明另一實施例示意圖。
以下請參照相關圖式進一步說明本發明磁感編碼裝置實施例，為便於理解本發明實施方式，以下相同元件係採相同符號標示說明。
請參閱第1至4圖所示，本發明之磁感編碼裝置，係包含一編碼環10及一磁感機構20。
上述編碼環10，係為一導磁體具有一環本體12、一計數環部14、及一基準環部16。前述計數環部14與基準環部16係分佈於環本體12中軸線18兩側；其中，計數環部14具有複數等間距配置之計數穿孔142，而基準環部16則具有至 少一基準穿孔162，且孔徑大於任一計數穿孔142。實施時，編碼環10係套固於一轉軸30外周側並與之同動。
上述磁感機構20，係包括一磁性傳感單元21、一磁電信號調整單元22、一方/弦波處理單元23、一訊號輸出單元24、一接頭25、及一殼體26。
上述磁性傳感單元21，係對應編碼環10毗鄰設置。所述磁性傳感單元21包含一永久磁體212及一磁性傳感元件214。該永久磁體212透過磁極排列方式，可於磁性傳感元件214前端(編碼環10局部)形成預期之磁場(磁力線)分佈，且磁場受編碼環10(計數環部14之計數穿孔142或基準環部16之基準穿孔162)運動而改變。該磁性傳感元件214，即感測此一變化而輸出一弦波磁電訊號。
上述磁電信號調整單元22，係與磁性傳感單元21電氣連接，將接收之弦波磁電訊號進行雜訊去除。
上述方/弦波處理單元23，係與磁電信號調整單元22電氣連接，將磁電信號調整單元輸出之弦波磁電訊號(弦波形態)，轉換成方波形態並輸出一方波磁電訊號，以利後端設備(圖中未示，下同)之接收與處理。
上述訊號輸出單元24，係與方/弦波處理單元23電氣連接，將方/弦波處理單元23輸出之方波磁電訊號進行雜訊去除與訊號放大。
上述接頭25，係與訊號輸出單元24電氣連接，並可匹配後端設備連接，傳遞訊號輸出單元24輸出之方波磁電訊號至後端設備。
上述殼體，係為不導磁體，提供磁性傳感單元21、磁電信號調整單元22、方/弦波處理單元23、及訊號輸出單元 24容置。
是以，上述即為本發明所提供一較佳實施例磁感編碼裝置各部構件及組裝方式之介紹，茲再將本發明之實施例作動特點介紹如下。
首先，將編碼環10套設於一轉軸30上並與轉軸30同動，而磁感機構20則對應編碼環10毗鄰設置，並對抵近之區域提供一磁場40，另配合接頭25連接後端設備。
當編碼環10被轉軸30帶動時，編碼環10上之計數環部14與計數穿孔142，及基準環部16與基準穿孔162會逐一抵近磁感機構20之磁性傳感單元21，由於計數穿孔142與各基準穿孔162會與環本體12端面形成高低之落差，透過此一高度差之變化，以對磁性傳感單元21提供之磁場40形成干擾，而磁性傳感單元21便可取得此一磁場變化，進而能計算出編碼環10相對於磁感機構20之轉動量。
另外，基準環部16中之基準穿孔162，可作為編碼環歸零或轉動圈數計算之用。
請參閱第5圖所示，本發明除可適用於軸編碼器外，亦可實施於線性編碼器，其包含一編碼尺30及一磁感機構20；其中，磁感機構20係與上述實施例相同，故不多作贅述，唯不同在於：上述編碼尺50，係為一導磁體具有一尺本體52、一第一尺標部54、及一第二尺標部56。前述第一、二尺標部54、56係分佈於尺本體52中軸線58兩側。該第一尺標部54具有複數等間距配置之第一尺標孔542，而第二尺標部56則具有至少一第二尺標孔562，且孔徑大於任一第一尺標孔542。
有關本實施例之作動方式，與上述實施例相同， 故不多作贅述。
以上所述說明，僅為本發明的較佳實施方式而已，意在明確本發明的特徵，並非用以限定本發明實施例的範圍，本技術領域內的一般技術人員根據本發明所作的均等變化，以及本領域內技術人員熟知的改變，仍應屬本發明涵蓋的範圍。

Claims (8)

  1. 一種磁感編碼裝置，其包括：一編碼環，係為一導磁體具有一環本體及一計數環部；該計數環部，係沿該環本體中軸線一側配置，且該計數環部具有複數等間距配置之計數穿孔；一磁感機構，係毗鄰該編碼環設置，包括一磁性傳感單元、一磁電信號調整單元、一方/弦波處理單元、一訊號輸出單元、一接頭及一殼體；該磁性傳感單元，係對該編碼環毗鄰之局部區域提供一磁場，且該磁場會受該計數環部之運動產生變化，並藉此輸出一弦波磁電訊號；該磁電信號調整單元，係與該磁性傳感單元電氣連接，將接收之該弦波磁電訊號進行雜訊去除；該方/弦波處理單元，係與該磁電信號調整單元電氣連接，將該弦波磁電訊號，轉換成一方波磁電訊號；該訊號輸出單元，係與該方/弦波處理單元電氣連接，將該方波磁電訊號進行雜訊去除與訊號放大；以及該接頭，係與該訊號輸出單元電氣連接，傳遞該方波磁電訊號；該殼體，係為不導磁體，提供該磁性傳感單元、該磁電信號調整單元、該方/弦波處理單元、及該訊號輸出單元容置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之磁感編碼裝置，其中該磁性傳感單元包含一永久磁體及一磁性傳感元件，該永久磁體透過磁極排列方式，可於該磁性傳感元件前端形成該磁場。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之磁感編碼裝置，其中該編碼環10更具有一基準環部，該基準環部係沿該環本體中軸線一側分佈，且相異於該計數環部之另一側，且該基準環部具有至少一基準穿孔。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之磁感編碼裝置，其中該基準穿孔孔徑大於任一各該計數穿孔。
  5. 一種磁感編碼裝置，其包括：一編碼尺，係為一導磁體具有一尺本體及一第一尺標部；該第一尺標部係沿該尺本體52中軸線一側配置，該第一尺標部具有複數等間距配置之第一尺標孔；一磁感機構，係毗鄰該編碼環設置，包括一磁性傳感單元、一磁電信號調整單元、一方/弦波處理單元、一訊號輸出單元、一接頭及一殼體；該磁性傳感單元，係對該編碼環毗鄰之局部區域提供一磁場，且該磁場會受該計數環部之運動產生變化，並藉此輸出一弦波磁電訊號；該磁電信號調整單元，係與該磁性傳感單元電氣連接，將接收之該弦波磁電訊號進行雜訊去除；該方/弦波處理單元，係與該磁電信號調整單元電氣連接，將該弦波磁電訊號，轉換成一方波磁電訊號；該訊號輸出單元，係與該方/弦波處理單元電氣連接，將該方波磁電訊號進行雜訊去除與訊號放大；以及該接頭，係與該訊號輸出單元電氣連接，傳遞該方波磁電訊號；該殼體，係為不導磁體，提供該磁性傳感單元、該磁電信號調整單元、該方/弦波處理單元、及該訊號輸出單元容置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之磁感編碼裝置，其中該磁性傳感單元包含一永久磁體及一磁性傳感元件，該永久磁體透過磁極排列方式，可於該磁性傳感元件前端形成該磁場。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之磁感編碼裝置，其中該編碼環10更具有一第二尺標部，該第二尺標部係沿該尺本體中軸線一側分佈，且相異於該第二尺標部之另一側，又該第二尺標部具有至少一第二尺標孔。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之磁感編碼裝置，其中該第二尺標孔孔徑大於任一各該第一尺標孔。
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