专利名称：一种光盘驱动器主轴转速检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种转速检测装置，更具体的说，涉及一种用于DVD、CD机光盘驱动器主轴转速检测装置，尤其是用于对光学头评价仪及类似仪器的主轴转速的检测。
背景技术：
DVD、CD机光盘驱动器的性能与其主轴转速有很大的关系，尤其是光学头评价仪，即光学头性能参数测试及评价系统，它是DVD、CD机光学头研究、生产以及检测的关键设备。光学头评价仪及类似仪器要求具有稳定的主轴转速，因此高精度并且运行可靠的主轴转速检测装置必不可少。
现有光学头评价仪的主轴转速检测装置均采用光电编码器作为传感器。通过与被测主轴相连的光电编码器，将转速信号转换为电脉冲，通过后续电路进行转速测量。
由于光电编码器的体积小、测量精度较高，因而在对DVD、CD机光盘驱动器的主轴转速的测量方面广泛使用。但是光电编码器的价格较高，提升了光学头评价仪的总体成本，不利于光学头评价仪总体成本的控制。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种成本较低的光盘驱动器主轴转速检测装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种光盘驱动器主轴转速检测装置，包括将转速信号转换为电脉冲的检测元件，和将检测元件输出的电脉冲转换成转速信息的后续处理电路，其特征在于所述的检测元件为磁电式转速传感器。
在上述结构基础上，其中所述的磁电式转速传感器包括设置在传感器底座上的传感器电路板，可与传感器电路板发生相对运动的与光盘驱动器主轴相连接的带有至少一个信号磁铁的传感头；所述的传感器电路板上设置有至少一层呈平面分布的感生层。由于我们的感生层是呈平面分布的，空间布局紧凑合理，不仅体积小，可以直接安装在被测主轴电机尾部，加工简单，安装方便；而且其检测精度高，测量稳定，完全可以满足类似于光学头评价仪这种精密仪器对主轴转速检测装置的要求。
所述的传感头上的信号磁铁至少为三个，传感头通过其传感头主轴与光盘驱动器主轴相连接，信号磁铁以传感头主轴为圆心在传感头平面内呈放射形平均分布。这样的设计使得转速信号能测量的更加精确。
所述的感生层由依次串联的金属段组成，所述的信号磁铁可以由与光盘驱动器主轴相连的传感头主轴带动，在靠近传感器电路板的每个金属段上方依次掠过。金属段的个数越多，则测量得到的精度就越高。
所述的感生层上的金属段呈放射形分布。每两个相邻的金属段只在首部或尾部相连通，依次顺序呈S形串联，放射形分布，这样的设计能分布更多的金属段，提高检测结果的精度，并与同样呈放射形分布的传感头上的信号磁铁能更好的配合。
所述的感生层上的放射形的金属段以对应于传感头主轴处为圆心呈环形分布，其靠近传感头主轴处的一端与远离传感头主轴处的一端分别位于以对应于传感头主轴处为圆心的两个同心圆上。这样的设计使得金属段分布更加规则，能更好的配合与光盘驱动器主轴连接的传感头的运动路径，使金属段的利用率更高，最大范围内的节省原材料。
所述的金属段为金属箔。箔状的金属可以进一步减小传感器电路板的厚度，使本检测装置的体积进一步减小。
所述的金属箔为铜箔。这样的设计是为了使制作更方便，由于现有的电路板一般内都有铜箔，这样制作的过程就相当于直接按照制作电路板工艺制作一块铜箔是放射状S形的电路板。
所述磁电式转速传感器还包括设置在传感器底座上的消除光盘驱动器主轴轴向移动的间隙消除装置。这样的设计可以消除光盘驱动器电机主轴的轴向移动，进一步提高了转速测量的精度。
所述的间隙消除装置包括安装在传感器底座上的间隙消除支架和与光盘驱动器主轴相连的设置在传感头上的间隙磁铁，所述间隙磁铁包括第一间隙磁铁和第二间隙磁铁，所述传感头平面的中心处设有间隙杆，第一间隙磁铁设置在间隙杆的端部，间隙消除支架上对应于第一间隙磁铁处设有第二间隙磁铁，第二间隙磁与第一间隙磁铁相互吸引。
本发明由于在采用了价格较为便宜的磁电式转速传感器对光盘驱动器主轴的转速进行检测，将光盘驱动器的主轴转速转换为可处理的电信号，能很好的测量出光盘驱动器的转速信息，在确保检测精度的同时降低了光盘驱动器主轴转速检测装置的成本。
图1是本发明实施例的系统组成示意图；图2是本发明实施例的磁电式转速传感器原理结构图；图3是本发明实施例的磁电式转速传感器主视方向原理结构示意图；图4是本发明实施例的传感头原理结构图；图5是本发明实施例的传感头中轴线的剖面结构示意图；图6是本发明实施例的传感器电路板原理结构图；图7是本发明实施例的滤波/放大电路原理图；图8是本发明实施例的脉冲整形电路原理图。
其中1、磁电式转速传感器，11、传感器底座，12、传感器电路板，121、铜箔，122、信号引出端，123、中心孔，13、传感头，131、传感头体，132、信号磁铁，133、第一间隙磁铁，134、传感头主轴，135、间隙杆， 14、间隙消除支架，141、第二间隙磁铁，2、滤波/放大电路，3、脉冲整形电路，4、电机。
具体实施例方式
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
可用于检测光盘驱动器主轴转速的检测装置的结构如图1所示，包括磁电式转速传感器1、滤波/放大电路2、脉冲整形电路3。以检测光学头评价仪主轴转速为例，磁电式转速传感器1安装在被测主轴电机4的尾部。被测的光学头评价仪主轴电机4转动，带动磁电式转速传感器1对电机4的主轴转速进行检测，输出类似正弦波的脉冲信号，该信号经过滤波/放大电路2、脉冲整形电路3，输出标准的数字脉冲信号，供后续计数、测速电路使用。
其中磁电式转速传感器1的结构如图1、图2和图3所示传感器底座11固定在光学头评价仪的主轴电机4的机壳上，传感器底座11的内径光学头评价仪主轴电机4的外径大小一致，使得光学头评价仪主轴电机4刚好可以卡在磁电式转速传感器1内。传感器底座11和电机4通过将电机4的机壳，即定子，与传感器底座11螺栓固定。传感器电路板12垂直于电机4主轴的轴向方向，固定在传感器底座11上，与光学头评价仪的主轴电机4的定子相对固定。传感头13通过设置在其圆心处的传感头13转轴穿过传感器电路板12上的中心孔123，与被测电机4的主轴，即电机4的转子相对固定，与转子一起转动。传感头13平行于传感器电路板12。
传感器电路板12的结构如图6所示。传感器电路板12上设有金属感生层，所述金属感生层由120个以传感器电路板12中心孔123为圆心的呈放射状排列分布的铜箔121组成，铜箔121靠近中心孔123的一端和远离中心孔123的另一端分别均匀的落在以中心孔123为圆心的两个同心圆上。铜箔121之间串联联接，每两个相邻的铜箔121首与首相连，或尾与尾相连，依次顺序连接呈S型。串联的铜箔121两端形成信号输出端，从传感器电路板12的底部的信号引出端122处引出。将这若干个铜箔呈圆环状放射形排列，能更好的适应配合传感头13上旋转的信号磁铁132，得到的感应脉冲较强。铜箔的排列后的外形当然也可以呈其它形状，如方形、椭圆形等，只不过圆环形的铜箔的使用效率更高。
传感头13的结构如图4和图5所示，呈圆盘形的传感头体131上设置有若干个(如15个)长条形的信号磁铁132，信号磁铁132以传感头转轴为圆心，呈放射状均匀分布。传感头13固定在电机4轴上和电机4的主轴一起转动，其上的信号磁铁132与传感器电路板12间具有很小的间距，每个信号磁铁132在转动时分别依次在靠近传感器电路板12的每个铜箔121上方掠过。当电机4转动时，传感器电路板12的线路内出现感生电动势，其信号频率和电机4转速成正比，波形类似正弦波。当然，信号磁铁的个数可以根据实际需要设置，甚至可以为1个，只要信号磁铁的空间变化产生感生电场，感生电场在铜箔中产生感生电动势，进而能在导电回路中产生感生电流即可。信号磁铁可以为3个以上，比如为15个，呈放射状分布的信号磁铁132能使得到的转速信号更加精确。
由于电动机要旋转，所以电动机轴必然和电动机壳体间存在间隙。当电动机旋转的时候，电动机轴有可能沿轴向有微小移动，即电动机的“轴向窜动”，其移动范围很小。但对于光学头评价仪等设备，必须使这个电动机主轴的轴向移动尽可能小。为了解决这个问题，在磁电式转速传感器1上设置了间隙消除装置。包括在传感器底11上设置的间隙消除支架14，与其对应的，设置在传感头13上间隙杆135的端部的第一间隙磁铁133；间隙消除支架14上对应于第一间隙磁铁133处设有第二间隙磁铁141，第二间隙磁铁141与第一间隙磁铁133相互吸引，将传感头13连同电机4的主轴都紧紧吸引到间隙消除支架14这边。这样就消除了电机主轴的轴向窜动(即消除了间隙)。
间隙的消除主要是通过给传感头13在其传感头主轴134的轴向，与电机4所在一端的方向相反的力实现的，因而也可以使用其它的间隙消除装置，只要其能给传感头主轴134上述方向的力即可。
现有的一些磁电式转速传感器1也是利用电磁感应的原理将被测轴的转速转换成电脉冲信号。如现有的一种传感器是通过在与主轴相连的齿轮外，与齿轮的齿顶保持一个很小的间隙处安装磁电感应装置，使永久磁钢产生的磁力线垂直于齿轮的外周。当齿轮转动时，因齿顶谷的凹凸会引起磁阻的不断变化，使磁通量也发生变化，因而在感应线圈中产生了相应的感应电势。每经过一个齿，传感器便输出一个电脉冲信号，把该信号放大，再输至数字式频率计，便可得到转轴的转数值。这种传感器由于需要齿轮和探头，结构比较复杂，虽然其成本低于昂贵的光电编码器，但高于我们的磁电式转速传感器1，而且由于要安装齿轮和探头，又需要另外安装探头支架结构，安装后的体积也比较大，不便使用。又如另外的一种常用的磁体-线圈式的磁电式转速传感器1，其通过与主轴相连的旋转的线圈和固定的磁体之间产生的电磁感应来计数电机4主轴的转速，其工作原理和发电机类似，输出电压和转速呈线性关系。由于其线圈和定子的结构所限，线圈要有一定长度，而要提高测量的精度，就要加大线圈的体积和匝数，相应的，定子即磁体的体积也要加大，体积很难压缩。因而转速输出精度不够高，体积较大。而我们的磁电式转速传感器1由于其信号磁铁132为平面分布、相当于感应线圈的铜箔121也呈平面分布，因而其体积较小，可以安装在被测主轴电机4的尾部；由于固定的平面分布的铜箔数可以排列很多个、信号磁铁132是转动的，其个数也较多，引起的磁力线的变化较之磁体-线圈式的磁电式转速传感器1也较大，因而精度较大，测量稳定，完全可以满足类似于光学头评价仪这种精密仪器对主轴转速检测装置的要求。
当然，虽然上述的磁电式转速传感器1体积较大、精度较低，但是使用上述的磁电式转速传感器1也是能够达到我们的发明目的的。而使用我们的磁电式转速传感器1，其铜箔121的个数、信号磁铁132的个数的不同，也会在测量精度、后续电路的复杂程度上对磁电式转速传感器1有一定的影响，如，可以设置两层、甚至多层的铜箔121形成多层串联的金属感生层，这样可以增大得到的感应脉冲的强度，但同时也增大了计算转速的后续电路的复杂度。这些具体参数的选定，可以根据具体情况而机动调整。
滤波/放大电路2的电路原理图如图7所示。这部分电路由两片运放构成，前一片运放组成滤波、放大器，后一片运放组成反相放大器。滤波/放大电路2的功能是将磁电式转速传感器1输出的信号进行滤波放大，其输出是干扰信号很小的类似正弦波。脉冲整形电路3的电路原理图如图8所示。其电路形式是由运放或比较器组成的门限电压可调的迟滞比较器电路。这部分电路的作用是将滤波/放大电路2输出的类似正弦波变换为同频率的矩形脉冲信号，方便其它的一些计数电路对此脉冲信号进行脉冲计数，进行速度测量。当然，滤波/放大电路或脉冲整形电路也可以用其它常用的等效的电路来实现。
设f是磁电式转速传感器1的输出频率，N是传感器电路板12中以其中心为圆心发散的铜箔段的数量，n是被测电机4主轴转速。则磁电式转速传感器1的输出频率为f=N2×n]]>本实施例中，N＝120，设n的单位为r/min，则磁电式转速传感器1的输出频率为f＝n在实际测量中，磁电式转速传感器1的输出信号为近似正弦信号；经滤波/放大电路2滤波放大后，输出标准的正弦信号；经脉冲整形电路3整形后输出质量很好的呈方波的数字脉冲信号。
由于我们定义的n是铜箔121的小段的数量，比如图6中n＝120。而计算中信号磁铁132每经过两个铜箔段(一上一下)才是一个周期。因而在计算转速时要将铜箔段数除以2。
所述的铜箔段可以更换为任何金属或导电体的段或箔，只要导电就可以，但是更换后一般成本会增加，不如使用铜箔段方便。铜箔段可以使用普通制作电路板的材料和工艺轻易制造出来。铜箔段也可以分布成半圆或其它形式，不过信号强度一般会减弱，但一般不影响工作。
本发明所述的光盘驱动器主轴转速检测装置可以方便的安装在电机尾部进行测速，具有精度高、成本低、测量稳定的优点。传感器输出的信号经过后续滤波/放大及脉冲整形电路处理后，输出的是标准的数字脉冲，方便后续电路进行转速的计数处理，提高了装置的易用性和可靠性，为转速值的正确读取提供了可靠的保障。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种光盘驱动器主轴转速检测装置，包括将转速信号转换为电脉冲的检测元件，和将检测元件输出的电脉冲转换成转速信息的后续处理电路，其特征在于所述的检测元件为磁电式转速传感器(1)。
2.如权利要求1所述的一种光盘驱动器主轴转速检测装置，其特征在于所述的磁电式转速传感器(1)包括设置在传感器底座(11)上的传感器电路板(12)，可与传感器电路板(12)发生相对运动的与光盘驱动器主轴相连接的带有至少一个信号磁铁(132)的传感头(13)；所述的传感器电路板(12)上设置有至少一层呈平面分布的感生层。
3.如权利要求2所述的一种光盘驱动器主轴转速检测装置，其特征在于所述的传感头(13)上的信号磁铁(132)至少为三个，传感头(13)通过其传感头主轴(134)与光盘驱动器主轴相连接，信号磁铁(132)以传感头主轴(134)为圆心在传感头(13)平面内呈放射形平均分布。
4.如权利要求2或3所述的一种光盘驱动器主轴转速检测装置，其特征在于所述的感生层由依次串联的金属段组成，所述的信号磁铁(132)可以由与光盘驱动器主轴相连的传感头主轴(134)带动，在靠近传感器电路板(12)的每个金属段上方依次掠过。
5.如权利要求4所述的一种光盘驱动器主轴转速检测装置，其特征在于所述的感生层上的金属段呈放射形分布。
6.如权利要求5所述的一种光盘驱动器主轴转速检测装置，其特征在于所述的感生层上的放射形的金属段以对应于传感头主轴(134)处为圆心呈环形分布，其靠近传感头主轴(134)处的一端与远离传感头主轴(134)处的一端分别位于以对应于传感头主轴(134)处为圆心的两个同心圆上。
7.如权利要求6所述的一种光盘驱动器主轴转速检测装置，其特征在于所述的金属段为金属箔。
8.如权利要求7所述的一种光盘驱动器主轴转速检测装置，其特征在于所述的金属箔为铜箔(121)。
9.如权利要求2或3所述的一种光盘驱动器主轴转速检测装置，其特征在于所述磁电式转速传感器(1)还包括设置在传感器底座(11)上的消除光盘驱动器主轴轴向移动的间隙消除装置。
10.如权利要求9所述的一种光盘驱动器主轴转速检测装置，其特征在于所述的间隙消除装置包括安装在传感器底座(11)上的间隙消除支架(14)和与光盘驱动器主轴相连的设置在传感头(13)上的间隙磁铁，所述间隙磁铁包括第一间隙磁铁(133)和第二间隙磁铁(141)，所述传感头(13)平面的中心处设有间隙杆(135)，第一间隙磁铁(133)设置在间隙杆(135)的端部，间隙消除支架(14)上对应于第一间隙磁铁(133)处设有第二间隙磁铁(141)，第二间隙磁与第一间隙磁铁(133)相互吸引。
全文摘要
本发明公开一种光盘驱动器主轴转速检测装置，包括将转速信号转换为电脉冲的检测元件，和将检测元件输出的电脉冲转换成转速信息的后续处理电路，其中所述的检测元件为磁电式转速传感器。本发明由于在采用了价格较为便宜的磁电式转速传感器对光盘驱动器主轴的转速进行检测，将光盘驱动器的主轴转速转换为可处理的电信号，能很好的测量出光盘驱动器的转速信息，在确保检测精度的同时降低了光盘驱动器主轴转速检测装置的成本。
文档编号G11B19/20GK101083102SQ200710074150
公开日2007年12月5日 申请日期2007年4月24日 优先权日2007年4月24日
发明者马建设, 王烁石, 王玉秀, 史洪伟, 张布卿, 程雪岷, 毛乐山, 齐国生, 潘龙法, 闫霜, 孙满龙, 杨明生 申请人:清华大学深圳研究生院, 东莞宏威数码机械有限公司