一种编码器的制作方法

本实用新型涉及一种编码器。

背景技术：

多圈编码器不仅可以感知一圈之内的绝对角位置，还可以感知转过的圈数，获得更大的绝对位置测量范围，被广泛应用于数控机床、机器人和电动机反馈系统等领域。目前市场上通用的多圈编码器一般分为机械式和电池备份多圈编码器。机械式相比电池备份多圈编码器成本更高、结构更复杂，体积更大，因此应用场合受到限制。

电池备份多圈编码器根据检测原理可以分为光电检测和磁场检测两种。磁场检测相对于光电检测方案具有功耗更低、环境耐受性更好等优点，可获得更高的可靠性。

磁检测多圈编码器的结构受所选的磁体影响，如果使用圆柱形磁体无法做到中空结构。在机器人关节电机和直驱电机等需要内部走线的场合无法应用，因此这种场合下编码器必须选择环形磁体来产生磁场。

技术实现要素：

针对现有技术中多圈编码器难以满足一些包含中空结构、低功耗和小体积要求的应用的问题，本实用新型提供一种编码器，满足对编码器要求中空结构、低功耗和体积小的应用场合。

本实用新型为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种编码器，包括码盘、中空圆柱件、多对极环形磁体、第一电路板、第二电路板、磁感应芯片、单圈数据采集芯片、发光管和接收器；

所述码盘和多对极环形磁体设置在中空圆柱件上，均与中空圆柱件同轴；

所述第一电路板和第二电路板均与码盘平行；

所述第二电路板上设置磁感应芯片和单圈数据采集芯片，所述磁感应芯片处于多对极环形磁体的磁场范围内；

所述第一电路板上设置发光管，所述第二电路板上设置接收器，所述发光管发射的光线经过码盘，投射到接收器；

所述多对极环形磁体采用径向充磁，n、s极交替设置。

对本实用新型技术方案的进一步改进，所述第一电路板、第二电路板为半环形。第一电路板及第二电路板设置为半环形，与码盘及环形磁体的环形形状相适应，可保证感应元件、磁体以及光学器件等部件之间的空间位置关系，同时半环形的设置，方便查看各部件位置。

对本实用新型技术方案的进一步改进，所述第一电路板、第二电路板之间通过支架连接，所述支架为半包围形。半包围形支架的设置，稳定性好，有利于第一电路板和第二电路板的固定。

对本实用新型技术方案的进一步改进，所述磁感性芯片为霍尔传感器。霍尔传感器具有功耗低，抗外磁场干扰能力强，精度高，环境耐受性好等优点，有助于提高本实用新型编码器的抗干扰性，从而获得更加精确的电机轴位置。

对本实用新型技术方案的进一步改进，所述单圈数据采集芯片为微处理器芯片mcu，或专用芯片asic。微处理器芯片mcu或专用芯片asic采集接收器发出的包含电机轴位置的模拟量信号，经过模数转换后，对数字量通过内置算法解算出电机轴在一圈范围内的绝对位置值，从而解算出单圈数据。

对本实用新型技术方案的进一步改进，所述多对极环形磁体的极对数为16、32或64。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型编码器采用无轴承中空结构，环形磁体和码盘同心固定在一个中空圆柱件的两个底面，保证两者之间同心度控制在一定范围，在使用时，中空圆柱件安装在电机轴上进行固定，这种结构设计能最大程度减小编码器的空间需求，特别适合一些必须在电机内部走线的应用场合，如机器人关节和直驱电机，由此，本实用新型编码器可满足对编码器要求中空结构、低功耗和体积小的应用场合。

2、本实用新型编码器，其中单圈数据采集芯片可用于解算出单圈位置值，磁感性芯片可用于获得圈数信息后发送给单圈数据采集芯片，最后在单圈数据采集芯片内完成单圈数据和多圈数据的同步，从而可输出完整的位置值。

附图说明

图1是本实用新型实施例编码器的结构示意图。

图2是本实用新型实施例环形磁体的示意图。

图3是本实用新型实施例编码器的工作原理图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，码盘3和多对极环形磁体5分别设置在中空圆柱件4的两个底面上，且与中空圆柱件4同轴；

第一电路板6和第二电路板8均与码盘3平行；第一电路板6、第二电路板8为半环形，第一电路板6、第二电路板8之间通过支架7连接，支架7为半包围形；

第二电路板8上设置磁感应芯片9、单圈数据采集芯片10，磁感应芯片9处于多对极环形磁体5的磁场范围内；

第一电路板6上设置发光管11，第二电路板8上设置接收器12，发光管11发射的光线经过码盘3，投射到接收器12；

本实施例所述编码器在使用时，中空圆柱件4通过紧固螺钉安装在电机轴1上，第一电路板6安装在电机法兰2上，磁感应芯片9、单圈数据采集芯片10焊接在第二电路板8表面；

本实施例中磁感性芯片9为霍尔传感器；单圈数据采集芯片10为微处理器芯片(mcu)。

如图2所示，多对极环形磁体5中n、s极交替设置，极对数为16；

本实施例中多对极环形磁体5采用径向充磁。

如图3所示，本实施例所述编码器的具体工作过程为：电机轴1转动时带动码盘3和环形磁体5同轴旋转，发光管11发射的光线经过码盘3，形成莫尔条纹投射到接收器12，接收器12将莫尔条纹转换为模拟量传给单圈数据采集芯片10，通过内置算法解算出电机轴1的单圈位置值。同时，磁感性芯片9通过检测环形磁体5旋转时的磁场变化获得圈数信息，发送给单圈数据采集芯片10，最后在单圈数据采集芯片10内完成单圈数据和多圈数据的同步，输出完整的位置值。

技术特征：

1.一种编码器，其特征在于：包括码盘(3)、中空圆柱件(4)、多对极环形磁体(5)、第一电路板(6)、第二电路板(8)、磁感应芯片(9)、单圈数据采集芯片(10)、发光管(11)和接收器(12)；

所述码盘(3)和多对极环形磁体(5)设置在中空圆柱件(4)上，均与中空圆柱件(4)同轴；

所述第一电路板(6)和第二电路板(8)均与码盘(3)平行；

所述第二电路板(8)上设置磁感应芯片(9)和单圈数据采集芯片(10)，所述磁感应芯片(9)处于多对极环形磁体(5)的磁场范围内；

所述第一电路板(6)上设置发光管(11)，所述第二电路板(8)上设置接收器(12)，所述发光管(11)发射的光线经过码盘(3)，投射到接收器(12)；

所述多对极环形磁体(5)采用径向充磁，n、s极交替设置。

2.根据权利要求1所述的一种编码器，其特征在于：所述第一电路板(6)、第二电路板(8)为半环形。

3.根据权利要求2所述的一种编码器，其特征在于：所述第一电路板(6)、第二电路板(8)之间通过支架(7)连接，所述支架(7)为半包围形。

4.根据权利要求1所述的一种编码器，其特征在于：所述磁感应芯片(9)为霍尔传感器。

5.根据权利要求1所述的一种编码器，其特征在于：所述单圈数据采集芯片(10)为微处理器芯片mcu，或专用芯片asic。

6.根据权利要求1所述的一种编码器，其特征在于：所述多对极环形磁体(5)的极对数为16、32或64。

技术总结
本实用新型公开了一种基于磁场检测原理的多圈编码器，包括码盘、中空圆柱件、多对极环形磁体、第一电路板、第二电路板、磁感应芯片、单圈数据采集芯片、发光管和接收器，针对现有技术中多圈编码器难以满足一些包含中空结构、低功耗和小体积要求的应用的问题，提出一种编码器，采用无轴承分体式设计，将码盘和多对极环形磁体固定在中空圆柱件上，满足对编码器要求中空结构、低功耗和体积小的应用场合。

技术研发人员：孙家明;黄林奎
受保护的技术使用者：南京埃斯顿自动化股份有限公司
技术研发日：2019.08.20
技术公布日：2020.04.21