专利名称：一种非接触式无源保持光磁多回转绝对位置传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非接触式无源保持光磁多回转绝对位置传感器。
背景技术：
自动化控制系统都需要依靠位置反馈信号工作，而编码器是最重要的位置反馈装置。现有的编码器可分为增量式编码器和绝对式编码器两大类。增量式编码器只能接收一连串相同的脉冲，通过计数设备来确定其位置，通过有源方式将相对编码方式当作绝对编码来使用。当编码器不动或停电时，依靠内置电池记忆位置，受电池寿命、低温失效、受振接触不良等因素影响，可靠性大大的降低。当工作时，编码器输出脉冲过程中，可能有干扰而丢失脉冲，导致记忆的零点产生偏移，而偏移的量直到错误的产生后方能知晓。带参考点式的增量式编码器，通过回参考点方式，将参考位置修正为记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性。在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零，然后才能进入正常工作状态，非常不便。尤其是许多自动化设备不允许在开机时(或事故断电后重新启动时)有不受控制的寻找零点运动。绝对式编码器的码盘有多条码道，各条码道为直径不等的记有编码信息的同心圆环，每一条码道有其独立的读码探测器。编码器的绝对转角可综合各码道读码探测器的输出信号唯一地确定。码道数目η与分辨率R的关系为R= 2n。显然，码道越多，分辨率就越高。但是多码道码盘制作困难，外形尺寸大，价格昂贵。对于单圈的绝对式编码器，当码盘转动超过360°时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种非接触式无源保持光磁多回转绝对位置传感器，每个位置由机械位置唯一决定，不需记忆，不需找参考点，不受停电、 干扰的影响，其可靠性高、精度高、测量范围大、结构紧凑、成本低，可以用于多转式角位移精确测试。本发明的技术方案是该装置包括输入轴、设置在输入轴下端的输入齿轮、固定在输入轴上端的磁钢、光电编码器电路板、磁旋转编码器电路板、过渡轴、罩盖和底座，所述的罩盖和底座用于固定和安装本装置，所述的输入轴和过渡轴上还分别设有至少一对编码齿轮和过渡齿轮，所述的编码齿轮上设有编码码道；所述的磁旋转编码器电路板上设有磁旋转编码器，磁旋转编码器正对于磁钢；所述的光电编码器电路板两面均安装至少一组光发射和接收元件。所述的磁旋转编码器为AS5045非接触式磁旋转编码器。所述的磁钢为双极磁钢。所述的各编码齿轮通过过渡齿轮间歇运动。所述的光发射和接收元件正对于编码齿轮上的编码码道，光发射和接收元件目与编码齿轮上的编码码道数量相同。所述的输入轴和过渡轴平行设置。所述的光电编码器电路板与编码齿轮平行相对设置。本发明通过利用磁旋转绝对编码器可获得较高的精度，利用减速装置的原理增加光电绝对编码器增加了绝对编码器的量程，与增量式编码器相比，具有每一个位置绝对唯一、可靠性高、抗干扰、无需掉电记忆等优点。与传统绝对传感器相比具有精度高、体积小、 且测量范围大等优点，并且本发明结构紧凑、成本低。
图1是本发明的结构示意图。图中1是输入齿轮，2是编码齿轮，3是光电编码器电路板，4是光发射和接收元件， 5是磁旋转编码器电路板，6是输入轴，7是磁钢，8是磁旋转编码器，9是过渡轴，10是过渡齿轮，11是罩盖，12是底座。
具体实施例方式一种非接触式无源保持光磁多回转绝对位置传感器，该装置包括输入轴6、设置在输入轴6下端的输入齿轮1、固定在输入轴6上端的磁钢7、光电编码器电路板3、磁旋转编码器电路板5、过渡轴9、罩盖11和底座12，所述的罩盖11和底座12用于固定和安装本装置，所述的输入轴6和过渡轴9上还分别设有两对编码齿轮2和过渡齿轮10，所述的编码齿轮2上设有按照编码规则制作的编码码道；所述的磁旋转编码器电路板5上设有磁旋转编码器8，磁旋转编码器8正对于磁钢7 ；所述的光电编码器电路板3两面均安装一组光发射和接收元件4 ；所述的磁旋转编码器8为AS5045非接触式磁旋转编码器8 ；所述的磁钢7 为双极磁钢7 ；所述的各编码齿轮2通过过渡齿轮10间歇运动；所述的光发射和接收元件4 正对于编码齿轮2上的编码码道，光发射和接收元件4的数目与编码齿轮2上的编码码道数量相同；所述的输入轴6和过渡轴9平行设置；所述的光电编码器电路板3与编码齿轮2 平行相对设置。光电编码器电路板3两面均安装一组光发射和接收元件4，光发射元件和光接收元件的数目等同于编码齿轮2上面编码的码道数量，光发射和接收元件4正对着编码齿轮2 上的码道。光发射元件将光发射到码道上，与每一个码道对应的光接收元件接收从码道上反射回来的光。光电编码器电路板3上集成处理电路，连接所有光接收元件，用于处理每个光接收元件所采集到的信号，进而得到与每一个角位移唯一对应的绝对编码值。磁旋转编码器8正对于磁钢7，但不接触，保持适当间距。磁钢7跟随输入轴6转动，当输入轴6转动时，读取的位置信号也随之相应变化，在整个0 360°范围内，读取的位置信号变化为0 4095，即每当输入轴转动0.0879°时，对应数字量信号变化为1。由于输入轴7是由输入齿轮1驱动的，通过改变与输入齿轮副(及其外部齿轮副)的传动比，可以达到不同要求的分辨率。当输入轴6转动角度大于360°时，通过过渡齿轮10使编码齿轮2转动一个角度， 设置输入轴6与编码齿轮2的减速比，使之等于编码齿轮2上编码刻线数，以保证光接收元件读取编码的准确性。
根据绝对编码器所需的量程，可以制作若干对的编码齿轮2，具有良好的可扩展性能。各编码齿轮2由过渡齿轮10传动，采用间歇传动机构，保证光接收元件读取编码的准确性。以上所述的实施例，只是本专利较优选的具体实施方式
的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围。
权利要求
1.一种非接触式无源保持光磁多回转绝对位置传感器，该装置包括输入轴、设置在输入轴下端的输入齿轮、固定在输入轴上端的磁钢、光电编码器电路板、磁旋转编码器电路板、过渡轴、罩盖和底座，所述的罩盖和底座用于固定和安装本装置，其特征在于所述的输入轴和过渡轴上还分别设有至少一对编码齿轮和过渡齿轮，所述的编码齿轮上设有编码码道；所述的磁旋转编码器电路板上设有磁旋转编码器，磁旋转编码器正对于磁钢；所述的光电编码器电路板两面均安装至少一组光发射和接收元件。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式无源保持光磁多回转绝对位置传感器，其特征在于所述的磁旋转编码器为AS5045非接触式磁旋转编码器。
3.根据权利要求1所述的一种非接触式无源保持光磁多回转绝对位置传感器，其特征在于所述的磁钢为双极磁钢。
4.根据权利要求1所述的一种非接触式无源保持光磁多回转绝对位置传感器，其特征在于所述的各编码齿轮通过过渡齿轮间歇运动。
5.根据权利要求1所述的一种非接触式无源保持光磁多回转绝对位置传感器，其特征在于所述的光发射和接收元件正对于编码齿轮上的编码码道，光发射和接收元件的数目与编码齿轮上的编码码道数量相同。
6.根据权利要求1所述的一种非接触式无源保持光磁多回转绝对位置传感器，其特征在于所述的输入轴和过渡轴平行设置。
7.根据权利要求1所述的一种非接触式无源保持光磁多回转绝对位置传感器，其特征在于所述的光电编码器电路板与编码齿轮平行相对设置。
全文摘要
本发明涉及一种非接触式无源保持光磁多回转绝对位置传感器。该装置包括输入轴、设置在输入轴下端的输入齿轮、固定在输入轴上端的磁钢、光电编码器电路板、磁旋转编码器电路板、过渡轴、罩盖和底座，所述的输入轴和过渡轴上还分别设有至少一对编码齿轮和过渡齿轮；所述的磁旋转编码器电路板上设有磁旋转编码器，磁旋转编码器正对于磁钢；所述的光电编码器电路板两面均安装至少一组光发射和接收元件。本发明通过利用磁旋转绝对编码器可获得较高的精度，具有每一个位置绝对唯一、可靠性高、抗干扰、无需掉电记忆等优点，与传统绝对传感器相比具有精度高、体积小、且测量范围大等优点，并且本发明结构紧凑、成本低。
文档编号G01D5/347GK102322881SQ20111014109
公开日2012年1月18日 申请日期2011年5月30日 优先权日2011年5月30日
发明者刘伟军, 印方耀, 张建祥, 徐丹, 方超, 陈久松 申请人:扬州电力设备修造厂