一种冗余式磁编码器的制作方法

本发明主要涉及位置测量技术领域，特指一种冗余式磁编码器。

背景技术：

由于某些高可靠系统需要双编码器或多编码器来满足冗余设计的要求，故需要将两个单独编码器通过机械连接实现同步。而目前常用的有通轴式编码器和通轴式磁编码器，其中通轴式编码器可将转动轴直接穿过编码器安装，较实心轴式的编码更易安装，如在电机转动轴上安装则可省去联轴器，应用时可直接将转动轴贯穿两个通轴式编码器，编码器可任意安装到轴一侧或两侧。通轴式磁编码器通过磁盘转动引起磁场变换，磁编码器芯片通过霍尔传感器扫描磁场变换，将磁场变化为电信号，最终经接口电路处理输出设备需要的位置信号，达到输出转动角度的目的，并可以记录绝对位置。在进行双联冗余输出时，通常是采用多个编码器采用机械叠加的方式实现，此种实现方式不仅机械结构安装复杂，占用空间大；而且多个机械安装点的存在，使得两个编码器在使用过程中的同步精度降低，容易造成两个编码器的信号输出不一致，从而导致编码器输出信号不同步而引起报错。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、占用体积小、同步性好的冗余式磁编码器。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种冗余式磁编码器，包括用于随旋转轴同步旋转的磁盘，所述磁盘的一侧设置有控制板，所述控制板上设置有多个用于同时检测磁盘旋转位置的感应芯片，多个感应芯片均朝向所述磁盘且与磁盘的垂直距离相等。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述控制板上设置有多路相互独立的处理电路，且与感应芯片一一对应。

所述处理电路包括电源、处理器和输入输出接口；所述电源分别与所述处理器和输入输出接口相连，所述处理器的两端分别与所述感应芯片和输入输出接口相连。

多个感应芯片分布在所述控制板上，且均位于磁盘的磁分割圆上。

所述感应芯片的数量为两个，对称分布在控制板上。

所述磁盘与感应芯片之间的垂直距离小于1mm。

还包括安装轴、轴承和安装板，所述轴承套设于所述安装轴上，所述磁盘套设于安装轴的一端；所述安装板安装于所述轴承的外圈，所述安装板与控制板之间设置有多个用于支撑控制板的支撑柱。

所述支撑柱的数量为4～8个，均匀分布在所述安装板上。

所述磁盘与控制板的中心均位于旋转轴的轴线上。

所述安装板与磁盘的中心均处于安装轴的轴线上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的冗余式磁编码器，多个感应芯片位于同一控制板上且同时对同一旋转磁盘产生的磁场进行感应，以得到磁盘（旋转轴）的位置，多路信号相互比较以判断各信号是否可靠，因此，相对于现有多个编码器采用机械叠加的方式，不仅仅结构简单、节省占用空间，而且在冗余的基础上提高信号输出的同步性和一致性。

附图说明

图1为本发明的方框结构示意图。

图2为本发明的主视结构示意图。

图3为图2的a-a视图。

图4为本发明中磁盘的立体结构示意图。

图5为本发明中磁盘的主视结构示意图。

图6为本发明中磁切割圆的结构示意图。

图中标号表示：1、磁盘；2、控制板；3、感应芯片；4、处理电路；5、安装轴；6、轴承；7、安装板；8、支撑柱。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1至图6所示，本实施例的冗余式磁编码器，包括用于随旋转轴（如电机轴）同步旋转的磁盘1，磁盘1的正侧设置有控制板2，控制板2与磁盘1相互平行，控制板2上设置有多个用于同时检测磁盘1旋转位置的感应芯片3，多个感应芯片3均朝向磁盘1且与磁盘1的垂直距离相等。本发明的冗余式磁编码器，多个感应芯片3位于同一控制板2上且同时对同一旋转磁盘1产生的磁场进行感应，以得到磁盘1（旋转轴）的位置，多路信号相互比较以判断各信号是否可靠，因此，相对于现有多个编码器采用机械叠加的方式，不仅仅结构简单、节省占用空间，而且在冗余的基础上提高信号输出的同步性和一致性。

本实施例中，控制板2上设置有多路相互独立的处理电路4，多路处理电路4的设计与功能完全一致并相互独立；各处理电路4均具有独立的电源、处理器和输入输出接口，能够避免多路冗余信号相互影响，进一步提高同步性和一致性；其中电源为处理器和感应芯片等提供独立电源。另外，感应芯片3为磁编码芯片，通过霍尔传感器扫描磁场变换，将磁场变化为电信号，经处理电路进行滤波等相关处理后，经输入输出接口输出设备需要的位置信号，达到输出转动角度的目的，并可以记录绝对位置。磁编码芯片具有卓越的可靠性、抗冲击、抗振性能，且无易碎部件，对灰尘和湿气不敏感。

本实施例中，多个感应芯片3分布在控制板2上，且可任意分布在磁盘1的磁分割圆上，感应芯片3的摆放位置会影响感应芯片3输出的起始零位，该零位点可以通过控制板2上的处理器（处理电路）进行校正处理，保证多个感应芯片3的零位相同，输出保持一致。如图6所示，磁盘1在设计时采用ns交替，并且有内外两圈，内圈与外圈相邻处也是ns分割，内圈与外圈的分割线就为磁盘1的磁分割圆，其半径为磁分割半径。另外，磁盘1与控制板2的中心均位于旋转轴的轴线上。在进行感应芯片3的布置时，多个感应芯片3在位于磁分割圆的基础上，且保证感应芯片3与控制中心的距离一致。在本实施例中，感应芯片3的数量为两个，对称分布在控制板2上，相对应的处理电路4均设有两路；可以理解的是，在此并不对感应芯片的数量进行限定，在其它实施例中，也可以设置为三个、四个或者更多个。其中感应芯片3是位于控制板2的底面以朝向磁盘1，感应芯片3与磁盘1之间的垂直距离小于1mm。

本实施例中，还包括安装轴5、轴承6和安装板7，轴承6的内圈套设于安装轴5上，磁盘1套设于安装轴5的一端，安装轴5的另一端则通过联轴器连接旋转轴（如电机轴），从而保证磁盘1随旋转轴同步旋转；安装板7安装于轴承6的外圈，安装板7与控制板2之间设置有多个支撑柱8，用于对控制板2起到适当的支撑作用，避免其振动对检测的影响。具体采用四个支撑柱8，均匀分布在安装板7上，可以理解的是，在此并不对支撑柱的数量进行限定，在其它实施例中，也可以采用6个、8个或者更多个。其中安装板7与磁盘1的中心也处于同一安装轴5的轴线上。

本实施例中，两个磁编码芯片获取的角度信息将通过数字总线的方式传输到各自的可编程处理芯片，可编程处理芯片将传输的信号解析成角度信息，并转换为外部转换芯片的控制信号，从而实现角度信号的输出。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种冗余式磁编码器，包括用于随旋转轴同步旋转的磁盘，所述磁盘的一侧设置有控制板，所述控制板上设置有多个用于同时检测磁盘旋转位置的感应芯片，多个感应芯片均朝向所述磁盘且与磁盘的垂直距离相等。本发明的冗余式磁编码器具有结构简单、占用体积小、同步性好及冗余等优点。

技术研发人员：朱剑;周大力;李瀚;唐蜜
受保护的技术使用者：株洲时菱交通设备有限公司
技术研发日：2018.07.13
技术公布日：2018.12.18