电子多圈绝对值编码器的制作方法

本实用新型涉及编码器，具体涉及电子多圈绝对值编码器。

背景技术：

编码器为传感器中的一种，主要应用于机床、电梯、伺服电机配套、纺织机械、包装机械、印刷机械、起重机械等行业。目前位置传感器一般采用旋转变压器、光电编码器、磁编码器等元件。旋转变压器输出两相正交波形，能输出转子的绝对位置，但其解码电路复杂，价格昂贵。磁编码器依靠磁极变化检测位置，但分辨率较低。

光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上机械的几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，光电编码器既可检测角度位移，又可在机械转换装置帮助下检测直线位移，根据其刻度方法及信号的输出形式可分为增量型编码器和绝对型编码器。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小；绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。单圈绝对式光电编码器是从转动中测量光栅盘各道刻线，以获取唯一的编码。但当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量。

现在市场上通用的多圈编码器有机械多圈编码器和电子多圈编码器。运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码方式，称为机械多圈绝对值编码器。另一种通过电池维持供电，保证产品断电后编码器正常记忆圈数的编码方式称为电子多圈绝对值编码器。多圈编码器的优点是在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，从而大大简化了安装调试难度。多圈绝对值编码器在长度定位方面的优势明显，已经越来越多地应用于工控定位中。但机械多圈编码器内部齿轮结构复杂，加工精密度要求高，并且由于运动物体通过减速齿轮后，来回程有齿轮间隙误差，使得机械多圈绝对值编码器的精度在双向测量应用中不及电子多圈绝对值编码器。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本实用新型提供了电子多圈绝对值编码器，能够有效克服现有技术所存在的电池在设备不工作期间继续给编码器供电、容易受外界振动影响的缺陷。

（二）技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

电子多圈绝对值编码器，包括壳体和安装板，所述壳体与安装板之间相对设有弹簧杆，所述弹簧杆侧面相对设有副弹簧杆，所述副弹簧杆与壳体、安装板之间均设有弹簧，所述副弹簧杆、弹簧外设有减振筒，所述减振筒外依次间隔设有隔板、减振垫，所述壳体与安装板之间贯穿有转轴，所述安装板上设有与转轴配合的通孔，所述壳体上与转轴接触处设有轴承，所述转轴端部固定有转盘，所述壳体内壁与转盘相对处固定有单圈检测单元，所述单圈检测单元与控制器相连，所述控制器与用于进行断电存储的存储电路相连，所述存储电路与用于供电的电源模块相连。

优选地，所述存储电路内部设有滤波电路、降压电路、电压检测电路、储能电路和中断源电路。

优选地，所述降压电路用于对电源模块进行降压并为控制器供电，所述电压检测电路用于判断编码器当前的供电状况，所述储能电路用于在编码器断电过程中为控制器提供短暂稳压供电，所述中断源电路用于在控制器断电时提供中断源来存储当前圈数。

优选地，所述中断源电路中包括一个NPN型三极管，所述NPN型三极管的集电极接3.3V。

优选地，所述弹簧杆上下对称设置。

优选地，所述副弹簧杆关于弹簧杆上下对称设置。

（三）有益效果

与现有技术相比，本实用新型所提供的电子多圈绝对值编码器利用控制器内部存储器对圈数做存储，存储范围广，且不占用任何实际空间，解决了传统机械多圈编码器多级齿轮占用体积大、结构复杂，但编码圈数却有限的弊端，并且由于已经事先存储圈数，因此在不工作时也不需要电池进行供电；结构紧凑，体积小，大幅降低了原材料成本，同时能够节省用户的使用空间，简化了安装调试工作，节约成本提高效率；可保证断电后编码器单圈位置转动±120°范围内数据正常；可保证编码器在上电或断电瞬间读取位置信号正常，不会出现上电或断电瞬间编码器数据错误的现象；弹簧杆配合弹簧、隔板、减振垫能够有效减缓壳体与安装板之间的振动，副弹簧杆的设置能够提高减振筒内部的结构强度，从而能够保证编码器在工作过程中具有相对稳定的工作环境，尽可能减小外界振动对编码器造成的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 为本实用新型结构示意图；

图2 为本实用新型系统结构示意图；

图中：

1、壳体；2、安装板；3、弹簧杆；4、副弹簧杆；5、弹簧；6、减振筒；7、隔板；8、减振垫；9、转轴；10、通孔；11、转盘；12、单圈检测单元。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

电子多圈绝对值编码器，如图1和图2所示，包括壳体1和安装板2，壳体1与安装板2之间相对设有弹簧杆3，弹簧杆3侧面相对设有副弹簧杆4，副弹簧杆4与壳体1、安装板2之间均设有弹簧5，副弹簧杆4、弹簧5外设有减振筒6，减振筒6外依次间隔设有隔板7、减振垫8，壳体1与安装板2之间贯穿有转轴9，安装板2上设有与转轴9配合的通孔10，壳体1上与转轴9接触处设有轴承，转轴9端部固定有转盘11，壳体1内壁与转盘11相对处固定有单圈检测单元12，单圈检测单元12与控制器相连，控制器与用于进行断电存储的存储电路相连，存储电路与用于供电的电源模块相连。

存储电路内部设有滤波电路、降压电路、电压检测电路、储能电路和中断源电路。

降压电路用于对电源模块进行降压并为控制器供电，电压检测电路用于判断编码器当前的供电状况，储能电路用于在编码器断电过程中为控制器提供短暂稳压供电，中断源电路用于在控制器断电时提供中断源来存储当前圈数。

中断源电路中包括一个NPN型三极管，NPN型三极管的集电极接3.3V。

弹簧杆3上下对称设置。

副弹簧杆4关于弹簧杆3上下对称设置。

编码器上电读取控制器中储存的上一次断电所保存的多圈圈数qq和单圈数据，并将上电标志位Bz置1。

检测CF是否为下降沿。在断电过程中，储能电路为控制器工作提供短暂稳压供电，控制器外部中断由CF下降沿触发，保存当前多圈圈数qq和单圈数据。

检测编码器是否稳定供电。控制器采集当前单圈数据，判断上电标志位Bz，若上电标志位Bz=1，将Bz置为0。将当前单圈数据与断电时保存的单圈数据做比较，若断电时数据大于240°，当前数据小于120°，说明编码器在断电期间递增方向旋转过0，多圈圈数qq+1；若断电时数据小于120°，当前数据大于240°，说明编码器在断电期间递减方向旋转过0，多圈圈数qq-1。若断电期间编码器旋转超过±120°，则数据会出错。

电压稳定供电，且上电标志位Bz=0，控制器循环采集当前单圈数据，判断单圈数据是否在编码器旋转过程中过0。若前一次采集的数据大于270°，当前数据小于90°，说明编码器在递增方向旋转过0，多圈圈数qq+1；若前一次采集的数据小于90°，当前数据大于270°，说明编码器在递减方向旋转过0，多圈圈数qq-1。若编码器递增方向旋转圈数或递减方向旋转圈数大于产品要求最大圈数n，将多圈圈数qq置为n。

电压稳定供电，控制器循环采集当前单圈编码器数据或上位机发出采集命令或采集脉冲信号时采集当前单圈编码器数据，单圈数据不过0，或单圈数据过0且获得多圈圈数时，将多圈圈数与当前单圈数据组合为多圈数据输出。例如：单圈12位编码器，多圈数据=（qq*4096）+当前单圈数据。

弹簧杆3配合弹簧5、隔板7、减振垫8能够有效减缓壳体1与安装板2之间的振动，副弹簧杆4的设置能够提高减振筒6内部的结构强度，从而能够保证编码器在工作过程中具有相对稳定的工作环境，尽可能减小外界振动对编码器造成的影响。

控制器可采用C8051F340芯片完成上述控制操作。

本实用新型所提供的电子多圈绝对值编码器利用控制器内部存储器对圈数做存储，存储范围广，且不占用任何实际空间，解决了传统机械多圈编码器多级齿轮占用体积大、结构复杂，但编码圈数却有限的弊端，并且由于已经事先存储圈数，因此在不工作时也不需要电池进行供电；结构紧凑，体积小，大幅降低了原材料成本，同时能够节省用户的使用空间，简化了安装调试工作，节约成本提高效率；可保证断电后编码器单圈位置转动±120°范围内数据正常；可保证编码器在上电或断电瞬间读取位置信号正常，不会出现上电或断电瞬间编码器数据错误的现象；弹簧杆配合弹簧、隔板、减振垫能够有效减缓壳体与安装板之间的振动，副弹簧杆的设置能够提高减振筒内部的结构强度，从而能够保证编码器在工作过程中具有相对稳定的工作环境，尽可能减小外界振动对编码器造成的影响。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。