一种基于LC振荡电路的编码器的制作方法

本技术属于旋转检测，尤其是涉及一种基于lc振荡电路的编码器。

背景技术：

1、编码器encoder是将信号如比特流或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种。

2、传统的非接触式旋转编码器采用的是光电式旋转测量装置，它将被测的角位移直接转换成数字信号实现编码器功能。

3、本申请基于对lc振荡电路的思考和运用，提出利用lc振荡电路实现编码器功能，开辟一条编码器领域的全新技术路线。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是针对上述问题，利用lc振荡电路频率计算原理和电感会受金属影响的原理提出一种基于lc振荡电路的编码器。

2、一种基于lc振荡电路的编码器，包括转子和相对转子静止的感应部件，所述的转子上具有围绕其转轴周向布置的金属结构，且金属结构沿其分布的周向，金属面积呈周期性变化分布；

3、所述的感应部件包括由电感l和电容c组成的lc振荡电路，所述的lc振荡电路将在脉冲源的激励下产生振荡；

4、lc振荡电路中的电感线圈被置于转子上方与金属结构相对应的位置，随着转子的转动，电感线圈将对应于金属结构的不同金属面积，处于振荡中的lc振荡电路在不同金属面积的影响下将产生不同的振荡频率供采样电路采样。

5、在上述的基于lc振荡电路的编码器中，所述的金属结构呈由围绕转轴周向间隔且均匀分布的若干金属片构成的周向金属栅结构，以构成沿转轴的周向，金属面积呈周期性变化分布的金属结构。

6、在上述的基于lc振荡电路的编码器中，所述的金属结构呈由围绕转轴周向均匀间隔或连续分布的若干身金属面积渐变的渐变金属片构成的分段金属结构；

7、每片渐变金属片的金属面积沿金属结构周向分布方向呈函数变化。

8、在上述的基于lc振荡电路的编码器中，每片渐变金属片的金属面积均沿金属结构分布的周向呈线性变化；

9、所述的渐变金属片呈镰刀状结构。

10、在上述的基于lc振荡电路的编码器中，所述的转子上具有内外两圈分别围绕所述转轴周向布置的金属结构，且感应部件包括两路lc振荡电路，两路lc振荡电路的电感线圈分别对应于各自位置上的金属结构；

11、随着转子的转动，每路处于振荡中的lc振荡电路在其对应的金属结构金属面积变化影响下具有各自的振荡频率变化情况供采样电路采样。

12、在上述的基于lc振荡电路的编码器中，内外两圈金属结构分别为由若干金属片构成的周向金属栅结构；且内外两圈金属栅结构的金属片相互错开分布；

13、或者，内外两圈金属结构，一圈为由若干金属片构成的周向金属栅结构，一圈为由若干渐变金属片沿转轴周向分布构成的分段金属结构。

14、在上述的基于lc振荡电路的编码器中，所述分段金属结构的若干渐变金属片依次首尾相接以使分段金属结构沿其周向分布方向呈分段线性变化，并在旋转过程中对相应lc振荡电路的振荡频率产生分段线性化的周期性影响。

15、在上述的基于lc振荡电路的编码器中，所述的编码器还包括lc振荡参照电路，且lc振荡参照电路的第二电感线圈未对应于任何金属结构，且在对应于金属结构的lc振荡电路被通有脉冲源时，该lc振荡参照电路同时被通有同等的脉冲源，以供采样电路采样作为感应部件的lc振荡电路振荡频率变化参照的标准振荡频率。

16、在上述的基于lc振荡电路的编码器中，所述的采样电路包括具有ad采样接口的mcu，每路lc振荡电路均连接于一个ad采样接口。

17、在上述的基于lc振荡电路的编码器中，所述的采样电路包括至少一个频率比较电路，每路对应于金属结构的lc振荡电路均与lc振荡参照电路对应一个频率比较电路，由频率比较电路对两路lc振荡电路的频率比较结果输出至mcu。

18、本实用新型的优点在于：

19、本方案实现的编码器采用了全新的技术路线，为编码器的未来提供新的发展方向；

20、本方案在转子上分布金属面积周期性变化的金属结构，同时使用lc振荡电路来感应周期性变化的金属面积，从而实现一种全新技术路线的编码器；

21、本方案采用lc振荡电路受金属面积影响原理实现编码器功能，相较于易受环境光线、尘埃、振动等外部因素影响的光电编码器具有更高的稳定性；

22、本方案提出由渐变金属片首尾连续构成的分段线性化的金属结构，分辨率不受刻度数量的限制，测量精度几乎无上限，相较于受刻度影响的光电编码器具有明显的精度优势；

23、本方案同时提出两种金属结构配合的转子结构，既能够实现很高的测量精度，又能够克服实现高测量精度的金属结构所带来的衔接处准确度问题；

24、本方案提出使用额外的lc振荡电路来实现标准振荡频率，使用该标准振荡频率作为检测用振荡频率的变化参照值，很好地解决了温漂的影响。

技术特征：

1.一种基于lc振荡电路的编码器，其特征在于，包括转子(1)和相对转子(1)静止的感应部件(2)，所述的转子(1)上具有围绕其转轴(7)周向布置的金属结构(3)，且金属结构(3)沿其分布的周向，金属面积呈周期性变化分布；

2.根据权利要求1所述的基于lc振荡电路的编码器，其特征在于，所述的金属结构(3)呈由围绕转轴(7)周向间隔且均匀分布的若干金属片构成的周向金属栅结构，以构成沿转轴(7)的周向，金属面积呈周期性变化分布的金属结构(3)。

3.根据权利要求2所述的基于lc振荡电路的编码器，其特征在于，所述的金属结构(3)呈由围绕转轴(7)周向均匀间隔或连续分布的若干金属面积渐变的渐变金属片(31)构成的分段金属结构；

4.根据权利要求3所述的基于lc振荡电路的编码器，其特征在于，每片渐变金属片(31)的金属面积均沿金属结构(3)分布的周向呈线性变化；

5.根据权利要求1所述的基于lc振荡电路的编码器，其特征在于，所述的转子(1)上具有内外两圈分别围绕所述转轴(7)周向布置的金属结构(3)，且感应部件(2)包括两路lc振荡电路(4)，两路lc振荡电路(4)的电感线圈(41)分别对应于各自位置上的金属结构(3)；

6.根据权利要求5所述的基于lc振荡电路的编码器，其特征在于，内外两圈金属结构(3)分别为由若干金属片构成的周向金属栅结构；且内外两圈金属栅结构的金属片相互错开分布；

7.根据权利要求3-4或6任意一项所述的基于lc振荡电路的编码器，其特征在于，所述分段金属结构的若干渐变金属片依次首尾相接以使分段金属结构沿其周向分布方向呈分段线性变化，并在旋转过程中对相应lc振荡电路的振荡频率产生分段线性化的周期性影响。

8.根据权利要求1所述的基于lc振荡电路的编码器，其特征在于，所述的编码器还包括lc振荡参照电路(6)，且lc振荡参照电路(6)的第二电感线圈(61)未对应于任何金属结构(3)，且在对应于金属结构(3)的lc振荡电路(4)被通有脉冲源(5)时，该lc振荡参照电路(6)同时被通有同等的脉冲源(5)，以供采样电路(8)采样作为感应部件(2)的lc振荡电路(4)振荡频率变化参照的标准振荡频率。

9.根据权利要求1-6或8任意一项所述的基于lc振荡电路的编码器，其特征在于，所述的采样电路(8)包括具有ad采样接口的mcu，每路lc振荡电路(4)均连接于一个ad采样接口。

10.根据权利要求8所述的基于lc振荡电路的编码器，其特征在于，所述的采样电路(8)包括至少一个频率比较电路，每路对应于金属结构(3)的lc振荡电路(4)均与lc振荡参照电路(6)对应一个频率比较电路，由频率比较电路对两路lc振荡电路(4)的频率比较结果输出至mcu。

技术总结
本方案公开了一种基于LC振荡电路的编码器，包括转子和相对转子静止的感应部件，转子上具有围绕其转轴周向布置的金属结构，且金属结构沿其分布的周向，金属面积呈周期性变化分布；感应部件包括由电感L和电容C组成的LC振荡电路，LC振荡电路将在脉冲源的激励下产生振荡；LC振荡电路中的电感线圈被置于转子上方与金属结构相对应的位置，随着转子的转动，电感线圈将对应于金属结构的不同金属面积，处于振荡中的LC振荡电路在不同金属面积的影响下将产生不同的振荡频率供采样电路采样。本方案在转子上分布金属面积周期性变化的金属结构，同时使用LC振荡电路来感应周期性变化的金属面积，实现全新技术路线的编码器，为编码器的未来提供新的发展方向。

技术研发人员：陈向阳,请求不公布姓名
受保护的技术使用者：杭州为峰智能科技有限公司
技术研发日：20230807
技术公布日：2024/3/4