專利名稱：高精度旋轉(zhuǎn)編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，特別是一種基于霍爾效應(yīng)磁電感應(yīng)原
理，采用磁感應(yīng)器件作為感應(yīng)器的高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，屬于機(jī)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)編碼器是一種用于測(cè)量物體旋轉(zhuǎn)速度或角速度的測(cè)量裝置，也稱為碼盤。目
前，旋轉(zhuǎn)編碼器廣泛用于各種自動(dòng)控制、測(cè)量領(lǐng)域，如機(jī)械制造、船舶、紡織、印刷、航空、軍
工、汽車制造、試驗(yàn)機(jī)、電梯、化工、電梯等，是一種應(yīng)用范圍很廣的機(jī)電裝置。 目前旋轉(zhuǎn)編碼器的感應(yīng)器部分一般有光電感應(yīng)式和電刷開關(guān)式兩種感應(yīng)形式。 光電感應(yīng)式感應(yīng)器一般由光源和光敏元件構(gòu)成。在光源與光敏元件之間設(shè)置有一
個(gè)刻有環(huán)形通、暗的刻線的光擋板。當(dāng)光源與光敏元件之間隨著待測(cè)旋轉(zhuǎn)物體相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，
光敏元件隨著透過該光擋板明暗變化的光線產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)，從而對(duì)待測(cè)旋轉(zhuǎn)物體的旋
轉(zhuǎn)速度進(jìn)行計(jì)算。這種光電感應(yīng)式感應(yīng)器雖然測(cè)量精度可以做的很高。但是，它的問題在
于其測(cè)量精度有賴于光源與光敏元件之間的相對(duì)位置關(guān)系足夠理想。在工業(yè)應(yīng)用時(shí)，往往
會(huì)由于待測(cè)機(jī)械的設(shè)備磨損等原因最終影響到其測(cè)量精度。
電刷開關(guān)式感應(yīng)器由一個(gè)間隔刻有導(dǎo)電區(qū)和絕緣區(qū)的旋轉(zhuǎn)盤構(gòu)成。感應(yīng)器的感應(yīng)
電路與該旋轉(zhuǎn)盤相接觸，通過與旋轉(zhuǎn)盤的導(dǎo)通、關(guān)斷次數(shù)計(jì)算待測(cè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)速度。但
是，這種感應(yīng)器由于收到旋轉(zhuǎn)盤刻線工藝的限制，其測(cè)量精度往往也很難做到較高。
因此，為了提高旋轉(zhuǎn)編碼器感應(yīng)器的感應(yīng)精度和測(cè)量的穩(wěn)定性，我們有必要設(shè)計(jì)
一種采用其他形式感應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)編碼器。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種基于霍爾效應(yīng)磁電 感應(yīng)原理，采用磁感應(yīng)器件作為感應(yīng)器的高精度旋轉(zhuǎn)編碼器。 本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的 高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于包括霍爾感應(yīng)器、信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字 信號(hào)處理器、程序存儲(chǔ)器和輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換接口 ； 所述霍爾感應(yīng)器設(shè)置于待檢測(cè)物體處，隨著待檢測(cè)物體旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電信號(hào)；該信 號(hào)放大與轉(zhuǎn)換電路與霍爾感應(yīng)器電連接，將所述電信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；該信號(hào)放 大與轉(zhuǎn)換電路與數(shù)字信號(hào)處理器相連接，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)發(fā)送至數(shù)字信號(hào)處理器；該 數(shù)字信號(hào)處理器與所述程序存儲(chǔ)器相連，調(diào)用在程序存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的計(jì)算程序來處理所 述數(shù)字信號(hào)，以計(jì)算待測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)速度；所述數(shù)字信號(hào)處理器的輸出端與輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換 接口相連。 所述霍爾感應(yīng)器由一對(duì)發(fā)送和接收感應(yīng)器構(gòu)成；該霍爾發(fā)送感應(yīng)器與待測(cè)旋轉(zhuǎn)物 體相連接，隨該物體而旋轉(zhuǎn)；該霍爾接收感應(yīng)器與所述信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換電路相固定；該霍 爾發(fā)送感應(yīng)器隨著待測(cè)物體旋轉(zhuǎn)而相對(duì)該霍爾接收感應(yīng)器運(yùn)動(dòng)，從而使霍爾接收感應(yīng)器產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)。 所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換接口為同步串行接口 、增量電路接口 、脈寬調(diào)制接口 、雙向同步 串行接口 、串行外設(shè)接口 、數(shù)模轉(zhuǎn)換接口中的一種或是幾種的并聯(lián)組合。 本實(shí)用新型的有益效果是該高精度旋轉(zhuǎn)編碼器由于采用了基于霍爾效應(yīng)進(jìn)行感 應(yīng)測(cè)量的霍爾感應(yīng)器，提高了編碼器的測(cè)量精度及測(cè)量穩(wěn)定性。

圖1為高精度旋轉(zhuǎn)編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。 如前所述，現(xiàn)有作為旋轉(zhuǎn)編碼器感應(yīng)器的光電感應(yīng)式感應(yīng)器和電刷開關(guān)式感應(yīng)器 都存在著測(cè)量精度無法保證的問題。而本實(shí)用新型則是設(shè)計(jì)采用電磁性元器件，通過霍爾 效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)編碼器的感應(yīng)器，從而提高旋轉(zhuǎn)編碼器的測(cè)量精度。所謂霍爾效應(yīng)是指磁場(chǎng)作 用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí)，會(huì)產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。在實(shí)際應(yīng)用中， 可以利用這一物理現(xiàn)象測(cè)量該載流金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的移動(dòng)速度。本實(shí)用新型即是利用基 于霍爾效應(yīng)原理的電磁性元器件作為感應(yīng)器，對(duì)待測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行測(cè)量。 圖1為該高精度旋轉(zhuǎn)編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖。該高精度旋轉(zhuǎn)編碼器包括霍爾感應(yīng) 器1、信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換電路2、數(shù)字信號(hào)處理器3、程序存儲(chǔ)器4和輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換接口 5。 所述霍爾感應(yīng)器1由一對(duì)發(fā)送和接收感應(yīng)器構(gòu)成。該霍爾發(fā)送感應(yīng)器11與待測(cè) 旋轉(zhuǎn)物體相連接，隨該物體而旋轉(zhuǎn)。該霍爾接收感應(yīng)器12與編碼器的主體相固定。該霍爾 發(fā)送感應(yīng)器11隨著待測(cè)物體旋轉(zhuǎn)而相對(duì)該霍爾接收感應(yīng)器12運(yùn)動(dòng)，從而使霍爾接收感應(yīng) 器12產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換電路2與霍爾接收感應(yīng)器12電連接，將其所 產(chǎn)生的電信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。該信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換電路2與數(shù)字信號(hào)處理器3相連 接，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)發(fā)送至數(shù)字信號(hào)處理器3。該數(shù)字信號(hào)處理器3為旋轉(zhuǎn)編碼器的核 心數(shù)據(jù)處理器。該數(shù)字信號(hào)處理器3與所述程序存儲(chǔ)器4相連，調(diào)用在程序存儲(chǔ)器4中所 存儲(chǔ)的計(jì)算程序來處理由信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換電路2發(fā)送來的數(shù)字信號(hào)，以計(jì)算待測(cè)物體的旋 轉(zhuǎn)速度。所述數(shù)字信號(hào)處理器3的輸出端與輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換接口5相連。所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換 接口 5用于將數(shù)字信號(hào)處理器3的計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為后級(jí)所連接部件所需的信號(hào)格式進(jìn)行輸 出。 所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換接口 5具體可以為同步串行接口、增量電路接口、脈寬調(diào)制接 口 、雙向同步串行接口 、串行外設(shè)接口 、數(shù)模轉(zhuǎn)換接口中的一種或是幾種的并聯(lián)組合。 上述結(jié)構(gòu)的高精度旋轉(zhuǎn)編碼器主要特別在于采用霍爾感應(yīng)器作為編碼器的感應(yīng) 器。由于，霍爾感應(yīng)器是基于霍爾效應(yīng)的電磁感應(yīng)進(jìn)行空間位置測(cè)量的，因此相對(duì)于對(duì)于感 應(yīng)器的發(fā)送接收裝置的相對(duì)位置要求不會(huì)像光電感應(yīng)器那么高，也就消除了光電感應(yīng)式旋 轉(zhuǎn)編碼器那種因長(zhǎng)期使用而影響測(cè)量精度的可能。另一方面，霍爾感應(yīng)器的測(cè)量原理由于 是基于霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，因此其測(cè)量精度自然會(huì)高于電刷開關(guān)式旋轉(zhuǎn)編碼器這種物理開關(guān) 式的測(cè)量方式。同時(shí)，由于霍爾感應(yīng)器僅需要一對(duì)永磁鐵即能實(shí)現(xiàn)其測(cè)量功能，因此相比于 現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)編碼器的感應(yīng)器可以做的更為小巧，以適合于不同工控環(huán)境的應(yīng)用。
權(quán)利要求高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于包括霍爾感應(yīng)器、信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號(hào)處理器、程序存儲(chǔ)器和輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換接口；所述霍爾感應(yīng)器設(shè)置于待檢測(cè)物體處，隨著待檢測(cè)物體旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電信號(hào)；該信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換電路與霍爾感應(yīng)器電連接，將所述電信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；該信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換電路與數(shù)字信號(hào)處理器相連接，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)發(fā)送至數(shù)字信號(hào)處理器；該數(shù)字信號(hào)處理器與所述程序存儲(chǔ)器相連，調(diào)用在程序存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的計(jì)算程序來處理所述數(shù)字信號(hào)，以計(jì)算待測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)速度；所述數(shù)字信號(hào)處理器的輸出端與輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換接口相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于所述霍爾感應(yīng)器由一對(duì)發(fā)送 和接收感應(yīng)器構(gòu)成；該霍爾發(fā)送感應(yīng)器與待測(cè)旋轉(zhuǎn)物體相連接，隨該物體而旋轉(zhuǎn)；該霍爾 接收感應(yīng)器與所述信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換電路相固定；該霍爾發(fā)送感應(yīng)器隨著待測(cè)物體旋轉(zhuǎn)而相 對(duì)該霍爾接收感應(yīng)器運(yùn)動(dòng)，從而使霍爾接收感應(yīng)器產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求1所述的高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換接口為同 步串行接口 、增量電路接口 、脈寬調(diào)制接口 、雙向同步串行接口 、串行外設(shè)接口 、數(shù)模轉(zhuǎn)換接 口中的一種或是幾種的并聯(lián)組合。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，包括霍爾感應(yīng)器、信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號(hào)處理器、程序存儲(chǔ)器和輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換接口；所述霍爾感應(yīng)器設(shè)置于待檢測(cè)物體處，隨著待檢測(cè)物體旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電信號(hào)；該信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換電路與霍爾感應(yīng)器電連接，將所述電信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；該信號(hào)放大與轉(zhuǎn)換電路與數(shù)字信號(hào)處理器相連接，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)發(fā)送至數(shù)字信號(hào)處理器；該數(shù)字信號(hào)處理器與所述程序存儲(chǔ)器相連，調(diào)用在程序存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的計(jì)算程序來處理所述數(shù)字信號(hào)，以計(jì)算待測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)速度；所述數(shù)字信號(hào)處理器的輸出端與輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換接口相連。該高精度旋轉(zhuǎn)編碼器由于采用了霍爾感應(yīng)器，提高了編碼器的測(cè)量精度及測(cè)量穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G01P3/44GK201463910SQ20092010867
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者李新華 申請(qǐng)人:李新華