專利名稱：三傳感器式編碼器的存儲器寫入器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光電傳感技術領域，具體地說是一種可測量軸轉動角度的磁性編碼電路。
背景技術：
旋轉光電編碼器是集光、機、電技術于一體的轉速、位移傳感器。當編碼器軸帶動碼盤旋轉時，發(fā)光元件發(fā)出的光透過碼盤(或者圓光柵和指示光柵)的通、暗區(qū)域，被分割成斷續(xù)光線并被接收元件接收，產生初始信號，該信號經后繼電路處理后，輸出脈沖信號。
光電編碼器經歷了從增量式到絕對式的發(fā)展過程。
增量式編碼器軸旋轉時，帶動光柵盤旋轉，發(fā)光元件發(fā)出的光被光柵盤、指示光柵的狹縫切割成斷續(xù)光線并被接收元件接收，輸出有相應的脈沖信號，其旋轉方向和脈沖數量的增減需借助后部的判向電路和計數器來實現。其計數起點可任意設定，并可實現多圈的無限累加和測量。還可以把每轉發(fā)出的一個脈沖的Z信號，作為參考機械零位。當脈沖數已固定，而需提高分辨率時，可利用90°相位差的A、B兩路信號，對原脈沖進行倍頻。旋轉增量式編碼器以轉動時輸出脈沖，通過計數設備來知道其位置，當編碼器不動或停電時，依靠計數設備的內部記憶來記住位置。這樣，當停電后，編碼器不能有任何的移動，當來電工作時，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計數設備記憶的零點就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產結果出現后才能知道。解決的方法是增加參考點，編碼器每經過參考點，將參考位置修正進計數設備的記憶位置。在參考點以前，是不能保證位置的準確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點，開機找零等方法。比如，打印機掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點，然后才工作?？刂骗h(huán)中運用增量式編碼器的數控機床，開機后必須先將各軸回零，才能正確執(zhí)行加工指令。這樣的方法對有些工控項目比較麻煩，甚至不允許開機找零(開機后就要知道準確位置)，于是就有了絕對編碼器的出現。
絕對式光電編碼器軸旋轉時，輸出與位置一一對應的代碼(二進制、BCD碼等)。從代碼大小變化即可判別正方向、位移，以及所處的絕對位置，無需判向電路。它有一個絕對零位代碼，當停電或關機后，再開機重新測量時，仍可準確地讀出停電或關機位置的代碼，并準確地找到零位代碼。絕對編碼器從測量范圍上劃分，有單圈和多圈兩種類型。絕對編碼器是通過讀取編碼盤上的圖案來表示軸的角位置，圖1-2為簡化的編碼圖形，實際的碼盤是分割更多的的復雜結構。光碼盤上有許多道刻線，每道刻線從里到外依次以2線、4線、8線、16線……編排，這樣，在編碼器的每一個位置，通過讀取每道刻線的通(圖中白的部分)、暗(黑)，獲得一組從20到2n-1的唯一的2進制編碼，這就稱為n位絕對編碼器。絕對編碼器的編碼方式有純二進制編碼和循環(huán)碼等。絕對編碼器由機械位置決定了每個位置的唯一性，它無需掉電記憶，無需找參考點，而且不用一直計數，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。由于絕對編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，已經越來越多地應用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長度測量和定位控制。光電編碼器存在一些難以克服的缺點，要求體積較小精度較高的的場合，難以符合設計要求，并且制造成本較高，光電編碼器在市場競爭中將處于劣勢。
針對光電編碼器的這些缺點，近年來磁性編碼器的研制正逐漸展開。
傳感器定子和轉子用純鐵制成，定子上固定永久磁鐵，形成磁路系統(tǒng)。定子和轉子相對的環(huán)形端面上均勻地銑上齒和槽，二者齒槽數相等，轉子與軸固緊，軸與被測回轉軸連接。軸帶動轉子轉動，當轉子齒與定子齒相對時，氣隙最小，整個磁路磁通最大；齒與槽相對時磁通最小。用線圈或磁敏元件感應磁通變化產生脈沖電壓輸出，變化頻率與轉速成正比。此類編碼器測轉速比較常見，用來測轉動角度精度很低，只能實現增量輸出。

發(fā)明內容
為了克服現有的編碼器抗干擾性差、精度低、加工成本高，適用范圍受限制的技術不足，本發(fā)明提供一種與三傳感器式編碼器配套使用的存儲器寫入器，利用固定在定子圓周上的磁敏元件感受固定在軸上的磁鋼轉動引起的磁場強度變化來輸出不同相位變化的電壓信號，用電壓值判斷軸轉動角度，此類傳感器可以實現高精度的轉動速度和絕對位置的測量。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是設有圓環(huán)式定子，在定子的內側壁上、以定子的中心為圓心的同一圓周上，設置有三個磁性傳感器，相鄰的兩個傳感器之間的夾角為120°，定子內腔的中軸線上設置有裹有護套的永久磁鐵，永久磁鐵的一端與聯軸器一端固定，聯軸器上固定有標準編碼器(15)；在像限位置上三個磁性傳感器等間距設置在同一圓周上，三個磁性傳感器的輸出信號(A1)、(B1)、(C1)分別與三個放大器(1)、(2)、(3)相連，三個放大器(1)、(2)、(3)的三路放大器輸出信號(A0)、(B0)、(C0)分別接AD轉換器(4)、(5)、(6)，三個AD轉換器(4)、(5)、(6)的輸出信號(Ad)、(Bd)、(Cd)接組合器(17)，組合器(17)的兩輸出信號(D)、(J0)接第一存儲器(11)，組合器(17)的兩輸出信號(D)、(R0)接第二存儲器(12)，標準編碼器(15)的輸出信號(J)接記數器(16)，記數器(16)的輸出信號(J1)接組合器(17)的信號輸入端。
聯軸器的另一端加工有扁平式卡口。
本發(fā)明的有益效果是，利用固定在定子圓周上的磁敏元件及標準編碼器感受固定在軸上的磁鋼轉動引起的磁場強度變化來輸出不同相位變化的電壓信號，用電壓值判斷軸轉動角度，從而實現高精度的轉動速度和絕對位置的測量，將有關數據寫入到存儲器內。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是本發(fā)明機械結構示意圖。
圖2是圖1中定子與磁性傳感器的連接關系示意圖。
圖3是本發(fā)明的電路原理圖。
圖中1.放大器，2.放大器，3.放大器，4.AD轉換器，5.AD轉換器，6.AD轉換器，11.第一存儲器，12.第二存儲器，15.標準編碼器，16.記數器，17.組合器，21.定子，22.聯軸器，23.護套，24.永久磁鐵，25.卡口，210.定子支持架，A1.傳感器輸出信號，B1.傳感器輸出信號，C1.傳感器輸出信號，A0.放大器輸出信號，B0.放大器輸出信號，C0.放大器輸出信號，Ad.AD轉換器輸出信號，Bd.AD轉換器輸出信號，Cd.AD轉換器輸出信號，D.組合器輸出信號，J0.組合器輸出信號，R0.組合器輸出信號，J.標準編碼器輸出信號，J1.記數器輸出信號。
具體實施例方式
在圖1、圖2中定子(21)為圓環(huán)形結構，定子(21)的一端安裝在定子支持架(210)上，在定子(21)的內側壁上、以定子(21)的中心為圓心的同一圓周上，設置有三個傳感器，相鄰的兩個傳感器之間的夾角為120°，定子(21)內腔的中軸線上設置有裹有護套(23)的永久磁鐵(24)，永久磁鐵(24)的一端與聯軸器(22)另一端固定，聯軸器(22)的另一端加工有扁平形卡口(25)，通過該卡口(25)即可將聯軸器(22)及與之相連接的護套(23)、永久磁鐵(24)牢固地固定在被測轉軸上，從而勿需單獨安裝轉軸即可實現永久磁鐵(24)的轉動，聯軸器(22)上固定有標準編碼器(15)。
在像限位置上三個磁性傳感器等間距設置在同一圓周上，三個磁性傳感器(211)、(212)、(213)的輸出信號(A1)、(B1)、(C1)分別與三個放大器(1)、(2)、(3)相連，三個放大器(1)、(2)、(3)的三路放大器輸出信號(A0)、(B0)、(C0)分別接AD轉換器(4)、(5)、(6)，三個AD轉換器(4)、(5)、(6)的輸出信號(Ad)、(Bd)、(Cd)接組合器(17)，組合器(17)的兩輸出信號(D)、(J0)接第一存儲器(11)，組合器(17)的兩輸出信號(D)、(R0)接第二存儲器(12)，標準編碼器(15)的輸出信號(J)接記數器(16)，記數器(16)的輸出信號(J1)接組合器(17)的信號輸入端。
本發(fā)明中X_I表示數據X的第I位；是在數據X的從左向右第I位的位置。其中數據X的第0位在數據X的最左邊；第I位當數據X是有符號數時，數據X的第0位為其符號位。
X_0＝1表示數據X為負數；X_0＝0表示數據X為正數。
X_D表示數據X的數值位，在數據X的符號位的右邊并緊靠符號位。
{X_a；X_b；X_c}表示按圖6方式組成的數據X。
數據結構為

本發(fā)明組合器(17)的輸出按以下方式IF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝010 and Ad_D＞＝Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Cd_D}R0＝AdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝010 and Ad_D＜Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Ad_D}R0＝CdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝101 and Ad_D＞＝Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Cd_D}R0＝AdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝101 and Ad_D＜Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Ad_D}R0＝CdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝011 and Bd_D＞＝Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Cd_D}R0＝Bd
IF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝011 and Bd_D＜Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Bd_D}R0＝CdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝100 and Bd_D＞＝Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Cd_D}R0＝BdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝100 and Bd_D＜Cd_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Bd_D}R0＝CdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝001 and Bd_D＞＝Ad_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Ad_D}R0＝BdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝001 and Bd_D＜Ad_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Bd_D}R0＝AdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝110 and Bd_D＞＝Ad_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Ad_D}R0＝BdIF({Ad_0；Bd_0；Cd_0}＝＝110 and Bd_D＜Ad_D)D＝{Ad_0；Bd_0；Cd_0；Bd_D}R0＝Ad本發(fā)明前面所描述的放大器1，放大器2，放大器3，AD轉換器4，AD轉換器5，AD轉換器6，組合器17，第一存儲器11，第二存儲器12，記數器16，標準編碼器15，記數器16的電路結構是本領域普通人員所公知公用的，這不再重復描述其結構原理。
權利要求
1.一種三傳感器式編碼器的存儲器寫入器，設有圓環(huán)式定子，其特征在于定子的內側壁上、以定子的中心為圓心的同一圓周上，設置有三個磁性傳感器，相鄰的兩個傳感器之間的夾角為120°，定子內腔的中軸線上設置有裹有護套的永久磁鐵，永久磁鐵的一端與聯軸器一端固定，聯軸器上固定有標準編碼器(15)；在像限位置上三個磁性傳感器等間距設置在同一圓周上，三個磁性傳感器的輸出信號(A1)、(B1)、(C1)分別與三個放大器(1)、(2)、(3)相連，三個放大器(1)、(2)、(3)的三路放大器輸出信號(A0)、(B0)、(C0)分別接AD轉換器(4)、(5)、(6)，三個AD轉換器(4)、(5)、(6)的輸出信號(Ad)、(Bd)、(Cd)接組合器(17)，組合器(17)的兩輸出信號(D)、(J0)接第一存儲器(11)，組合器(17)的兩輸出信號(D)、(R0)接第二存儲器(12)，標準編碼器(15)的輸出信號(J)接記數器(16)，記數器(16)的輸出信號(J1)接組合器(17)的信號輸入端。
2.根據權利要求1所述三傳感器式編碼器的存儲器寫入器，其特征在于所說的聯軸器的另一端加工有扁平式卡口。
全文摘要
本發(fā)明屬于光電傳感技術領域，其技術特征是定子的內側壁上、以定子的中心為圓心的同一圓周上，等間距設置有三個磁性傳感器，定子內腔設有與永久磁鐵相連接的聯軸器，聯軸器上固定有標準編碼器，定子上的三個磁性傳感器的輸出信號接差動放大器，三個差動放大器輸出信號與一個AD轉換器連接，三個AD轉換器的輸出信號接組合器，組合器的輸出信號接第一存儲器及第二存儲器，標準編碼器的輸出信號接記數器，記數器的輸出信號接組合器的信號輸入端。
文檔編號G01D5/347GK1704730SQ20041002419
公開日2005年12月7日 申請日期2004年6月3日 優(yōu)先權日2004年6月3日
發(fā)明者郝雙暉, 郝明暉 申請人:威海華控電工有限公司