非接触式磁性旋转式编码器，在单一元件中整合霍尔元件、类比前端与数位信号处理功能。磁感应式编码器130在使用上，将转轴150转动时中央磁铁140相应所产生的磁极的变化，转换为特定的位置信号，因而准确量测转轴150于单圈内的旋转角度170。
[0032]根据本实用新型的优选实施例，磁感应组件110、控制器120和磁感应式编码器130可设置在同一电路板160上。
[0033]请参照图2，图2绘示绘示本实用新型的绝对式编码器的电路方块图。当本实用新型的绝对式编码器应用至一电机设备时，在电机设备正常运作下，电机设备外部电路270的外部电源280提供电力至绝对式编码器的电路板160。外部电源280所提供的电压进入电路板160后，经过电压转换单元161，转换为工作电压。所述外部电源280主要是用以提供电路板160内的第一霍尔元件112、第二霍尔元件114、控制器120和磁感应式编码器130运转所需的电力。磁感应式编码器130根据中央磁铁140转动时所产生的磁极的变化，转换为特定的信号，例如位置以及角度的A、B和Z信号，因而能准确量测电机设备的转轴于单圈内的旋转角度。控制器120接收第一霍尔元件112和第二霍尔元件114感应电机设备的转轴在旋转时外环磁铁的磁极变化，所输出的相应的方波信号，进而输出相应的旋转圈数信号Rx。
[0034]另外，外部电源280转换为工作电压后，会再经过充电电路162，用以向电容284充电。因此，当电机设备断电时，即使外部电源280不再提供电力至绝对式编码器的电路板160，电路板160可通过电容284提供所需电力。根据本实用新型的优选实施例，进一步包含一外部的电池282与电路板160电性连接。因此当外部电源280停止供电时，亦可通过电池282持续提供电力至电路板160。另外，电路板160内部包含电压侦测单元163、165与电源转换开关164。电压侦测单元163用于侦测外部电源280和电容284当前的电压，而电源转换开关164根据电压侦测单元163所传递的信号，切换提供至第一霍尔元件112、第二霍尔元件114和控制器120的电力来源，所述电力来源为外部电源280、电池282或电容284其中之一。
[0035]可以理解的是，根据图2所示，当电机设备正常运作下，外部电源280会提供电力至磁感应式编码器130、第一霍尔元件112、第二霍尔元件114和控制器120。当外部电源280停止供电时，第一霍尔元件112、第二霍尔元件114和控制器120可通过电容284或电池282持续供电，更明确地说，电容284或电池282不用于提供电力至磁感应式编码器130。根据本实用新型的优选实施例，当外部电源280停止供电且电机设备无转动下，电容284或电池282仅会提供电力至第一霍尔元件112、第二霍尔元件114和控制器120的记忆单元122。值得注意的是，第一霍尔元件112、第二霍尔元件114和控制器120的记忆单元122消耗电流小于50 μ A，使得本实用新型的绝对式编码器在无外部电源供电时，能保持在相对低的耗电量，达到省电的功能。也就是说，控制器120内部记忆单元122所储存的旋转圈数信号Rx的资料不会因电机设备长时间停电而遗失。
[0036]根据本实用新型的优选实施例，控制器120进一步包含清除功能，用以接收清除圈数信号D，将所记录的所述旋转圈数信号归零。
[0037]请参照图3A和图3B。图3A绘示本实用新型的磁感应组件在外环磁铁正转时输出的方波信号。图3B绘示本实用新型的磁感应组件在外环磁铁逆转时输出的方波信号。根据本实用新型的优选实施例，本实用新型的磁感应组件进一步包含第一霍尔元件和第二霍尔元件。图3A和图3B中，第一霍尔元件所输出的第一方波信号Hl和第二霍尔元件所输出的第二方波信号H2具有90度相位差。当外环磁铁正转时，第一霍尔元件所输出的第一方波信号Hl的相位在前；当外环磁铁逆转时，第二霍尔元件所输出的第二方波信号H2的相位在前。
[0038]如图3A所示，当转轴为正转时，控制器会接收到第一霍尔元件输出第一方波信号Hl的上升缘，并且第二霍尔元件当前输出为低电平信号L，或控制器会接收到第一霍尔元件输出第一方波信号Hl的下降缘，并且第二霍尔元件当前输出为高电平信号H。反之，参照图3B所示，当转轴为逆转时，控制器会接收到第一霍尔元件输出第一方波信号Hl的上升缘，并且第二霍尔元件当前输出为高电平信号H，或控制器会接收到第一霍尔元件输出第一方波信号Hl的下降缘，并且第二霍尔元件当前输出为低电平信号L。
[0039]参照第3A图和第3B图所示，由第一霍尔元件所输出的第一方波信号Hl和第二霍尔元件所输出的第二方波信号H2所划分的第O区至第3区，是用以表示将磁铁旋转一圈中划分为4个区域，其中第O区表示原点。也就是说，当控制器接收到触发第O区的信号时，即会增加或减少旋转圈数。当控制器接收到第二霍尔元件输出第二方波信号的上升缘，并且第一霍尔元件输出为低电平信号时，表示磁铁目前为顺转并且经过第O区，因此，控制器会将旋转圈数信号的计数加I。同理，当控制器接收到第一霍尔元件输出第一方波信号的上升缘，并且第二霍尔元件输出为高电平信号时，表示磁铁目前为逆转并且经过第O区，因此，控制器会将旋转圈数信号的计数减I。
[0040]虽然本实用新型已用优选的实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，本实用新型所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本实用新型要求保护的范围当视权利要求书范围所界定者为准。
【主权项】
1.一种绝对式编码器，其特征在于，包含: 一中央磁铁和一外环磁铁，所述中央磁铁和所述外环磁铁同心地设置于一转轴上； 一磁感应式编码器，对应所述中央磁铁旋转的中央位置间隔设置，用于量测所述转轴于单圈内的旋转角度； 一磁感应组件，用于感应所述外环磁铁旋转时的磁极变化，以输出一包含高电平信号和低电平信号的方波信号；以及 一控制器，与所述磁感应组件电性连接，用于接收所述方波信号，并且将所述方波信号转换为一旋转圈数信号。
2.如权利要求1所述的绝对式编码器，其特征在于，当所述磁感应组件感应到所述外环磁铁的北极时，输出所述高电平信号，以及当所述磁感应组件感应到所述外环磁铁的南极时，输出所述低电平信号。
3.如权利要求1所述的绝对式编码器，其特征在于，所述磁感应组件包含一第一霍尔元件和一第二霍尔元件，所述第一霍尔元件和所述第二霍尔元件分别与所述磁感应式编码器相邻地设置，并且所述第一霍尔元件与所述磁感应式编码器的连线，和所述第二霍尔元件与所述磁感应式编码器的连线形成一夹角；所述第一霍尔元件感应所述外环磁铁旋转时的磁极变化，输出第一方波信号，以及所述第二霍尔元件感应所述外环磁铁旋转时的磁极变化，输出第二方波信号。
4.如权利要求3所述的绝对式编码器，其特征在于，所述夹角角度介于80度至90度之间。
5.如权利要求3所述的绝对式编码器，其特征在于，所述第一霍尔元件输出的所述第一方波信号和所述第二霍尔元件输出的所述第二方波信号具有90度相位差。
6.如权利要求3所述的绝对式编码器，其特征在于，当转轴为正转时，所述控制器接收到所述第一霍尔元件输出所述第一方波信号的上升缘，并且所述第二霍尔元件输出所述低电平信号，或所述控制器接收到所述第一霍尔元件输出所述第一方波信号的下降缘，并且所述第二霍尔元件输出所述高电平信号。
7.如权利要求3所述的绝对式编码器，其特征在于，当转轴为逆转时，所述控制器接收到所述第一霍尔元件输出所述第一方波信号的上升缘，并且所述第二霍尔元件输出所述高电平信号，或所述控制器接收到所述第一霍尔元件输出所述第一方波信号的下降缘，并且所述第二霍尔元件输出所述低电平信号。
8.如权利要求3所述的绝对式编码器，其特征在于，当所述控制器接收到所述第二霍尔元件输出所述第二方波信号的上升缘，并且所述第一霍尔元件输出所述高电平信号时，所述控制器将所述旋转圈数信号的计数加一。
9.如权利要求3所述的绝对式编码器，其特征在于，当所述控制器接收到所述第一霍尔元件输出所述第一方波信号的上升缘，并且所述第二霍尔元件输出所述高电平信号时，所述控制器将所述旋转圈数信号的计数减一。
10.如权利要求1所述的绝对式编码器，其特征在于，所述绝对式编码器进一步包含一电池，所述控制器包含一记忆单元，用以记录所述旋转圈数信号，当所述转轴停止转动时，所述电池提供一电流至所述磁感应组件和所述记忆单元。
11.如权利要求1所述的绝对式编码器，其特征在于，所述控制器包含一清除功能，用以接收一清除圈数信号，将所记录的所述旋转圈数信号归零。
【专利摘要】一种绝对式编码器包含：一中央磁铁和一外环磁铁，所述中央磁铁和所述外环磁铁同心地设置于一转轴上、一磁感应式编码器、一磁感应组件和一控制器。所述磁感应式编码器用于量测所述转轴于单圈内的旋转角度，以及所述磁感应组件用于感应所述外环磁铁旋转时的磁极变化，以输出一包含高电平信号和低电平信号的方波信号。所述控制器用于接收所述方波信号，并且将所接收的所述方波信号转换为一旋转圈数信号。
【IPC分类】G01D5-244, H02K11-00, G01P3-487
【公开号】CN204388870
【申请号】CN201520013717
【发明人】杨锦章, 陈裕承, 李恺伦
【申请人】盟立自动化股份有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年1月9日