包括信号处理电路的磁编码器制造技术

本实用新型专利技术涉及编码器，具体涉及一种包括信号处理电路的磁编码器。本实用新型专利技术旨在解决现有光电编码器体积大、精度不连续等问题。为此目的，本实用新型专利技术提出了一种包括信号处理电路的磁编码器，所述磁编码器包括齿盘、磁钢和所述信号处理电路，所述信号处理电路包括设置于齿盘和磁钢之间的磁阻芯片、与磁阻芯片电连接的运放电路、与运放电路电连接的AD转换器以及与AD转换器电连接的中央处理器，中央处理器又电连接到至少一个驱动器。由于磁钢、磁阻芯片和齿盘的体积很小，能够适用于小安装空间，再采用高保护等级设计，其还可适用于恶略环境，在工业用场合可避免光电编码器对环境污染的敏感性，增加系统长期稳定性，有效提高机加工精度。

【技术实现步骤摘要】
包括信号处理电路的磁编码器
本技术涉及编码器，具体涉及一种包括信号处理电路的磁编码器。
技术介绍
目前，市场上应用最多的编码器是光电编码器，它是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，由光栅盘和光电检测装置组成。光电编码器通过在码盘上刻线来计算精度，所以精度越高，码盘就越大，编码器体积越大，并且精度也不是连续的，无法满足快速发展的机械制造业需求。因此，本领域需要一种新的编码器来解决上述问题。
技术实现思路
本技术旨在解决现有光电编码器体积大、精度不连续等问题，为此，本技术提出了一种包括信号处理电路的磁编码器，所述磁编码器包括齿盘、磁钢和所述信号处理电路，其特征在于，所述信号处理电路包括：磁阻芯片，其设置于所述齿盘和所述磁钢之间，用于在所述齿盘转动过程中产生正余弦电信号；运放电路，其与所述磁阻芯片电连接，用于接收所述磁阻芯片产生的信号并进行运放处理；模数转换器，其与所述运放电路电连接，用于对来自所述运放电路的信号进行模数转换；中央处理器，其与所述模数转换器电连接，用于接收所述模数转换器处理后的信号并进行运算。在上述磁编码器的优选实施方式中，所述运放电路采用CMOS运算放大器。在上述磁编码器的优选实施方式中，所述中央处理器通过RS485总线连接到至少一个驱动器，所述驱动器用于接收所述中央处理器运算后的数据并执行相应的驱动操作。在上述磁编码器的优选实施方式中，所述中央处理器采用型号为STM32的芯片，其内核为ARM的Cortex-M3。在上述磁编码器的优选实施方式中，所述中央处理器采用型号为STM32F103RCT6的单片机。在上述磁编码器的优选实施方式中，所述齿盘的模数为0.4、齿数为128。在上述磁编码器的优选实施方式中，所述齿盘的模数为0.4、齿数为256。本技术的磁编码器利用磁阻芯片产生正余弦电信号，由于磁钢、磁阻芯片和齿盘的体积可以做得很小，能够适用于小安装空间，再采用高保护等级设计，其还可使用于恶略环境。在工业用场合可避免一般光电编码器对环境污染的敏感性，增加系统长期稳定性，有效提高加工精度，例如加速钻孔与快速换刀及连续性攻牙皆能保持高度稳定的定位精度。附图说明图1为本技术的包括信号处理电路的磁编码器的原理框图。具体实施方式为使本技术的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本技术的技术原理，并非旨在限制本技术的保护范围。参照图1，图1为本技术的包括信号处理电路的磁编码器的原理框图。如图1所示，本技术的磁编码器10包括齿盘1、磁钢2和信号处理电路3，信号处理电路3进一步包括设置于齿盘1和磁钢2之间的磁阻芯片31、与磁阻芯片电连接的运放电路32、与运放电路32电连接的模数转换器(AD转换器)33以及与AD转换器33电连接的中央处理器(CPU)34。此外，如图1所示，中央处理器34进一步电连接到驱动器20。具体而言，齿盘1旋转时，齿盘1和磁钢2之间会产生变化的磁场，磁阻芯片31通过变化的磁场会产生一组正余弦电信号(具体是电压信号)；该正余弦电信号经过运放电路32进行运算放大，然后经AD转换器33变换成数字信号，该数字信号被传送给CPU34；CPU34在经过高倍率细分运算后，把转换后的数据送给驱动器20；驱动器20根据接收到的数据执行相应的驱动操作，例如控制电主轴的驱动电机的转速等。优选地，CPU34与驱动器20之间通过RS485总线进行通信，RS485一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机，实施简单方便，因此CPU34在经过高倍率细分运算后，可以把转换后的数据通过RS485总线送给驱动器20。作为示例，齿盘1可选择模数为0.4、齿数为128、256等型号的齿盘。磁阻芯片31可选用体积小、性能高、抗电磁干扰性强，适合工业应用的类型。例如，磁阻芯片1可以选用霍尼韦尔的型号为HMC1021/1022的磁阻微电路芯片，该磁阻微电路芯片为四臂惠斯通电桥，将磁场转换成差动输出的电压，可检测低至85微高斯的磁场，具有更小的体积和更低的功耗。该芯片可以从市场上自由采购，因此，本技术不再对其功能和参数作详细描述。相应地，由于磁钢2、磁阻芯片31和齿盘1的体积很小，本技术的磁编码器能够适用于小安装空间，再采用高保护等级设计，其还可使用于恶略环境。在工业用场合可避免一般光电编码器对环境污染的敏感性，增加系统长期稳定性，有效提高加工精度，例如加速钻孔、快速换刀及连续性攻牙时皆能保持高度稳定的定位精度。运放电路可采用CMOS运算放大器，此器件单位增益稳定，可以输出大电流，差分增益为0.02％，而差分相位为0.09°，静态电流仅为每通道4.9mA，能保证信号传输稳定，响应时间快，不失真。AD转换器33也可以采用任何现有技术中已知的形式，本技术对此不作任何限制。例如，可以采用中国专利技术专利CN102931988B中描述的16位串行AD转换电路。该中国专利技术专利CN102931988B的全部内容在此通过引用全文并入本申请中。CPU34采用型号为STM32的芯片，该芯片的时钟频率达到72MHZ，支持单周期乘法和硬件除法功能，具有多路高速AD采集，RS485通信，单周期乘法和硬件除法功能，内核为ARM的Cortex-M3。例如，CPU具体可采用型号为STM32F103RCT6的单片机。此外，驱动器20也可以采用任何现有技术中已知的形式，本技术对此不作任何限制。例如，如果作为电主轴的电机驱动器，驱动器20可以采用东芝的型号为TB67S109AFTG的步进电机驱动芯片。该芯片可以从市场上自由采购，因此，本技术不再对其功能和参数作详细描述。至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本技术的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本技术的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本技术的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括信号处理电路的磁编码器，所述磁编码器包括齿盘、磁钢和所述信号处理电路，/n其特征在于，所述信号处理电路包括：/n磁阻芯片，其设置于所述齿盘和所述磁钢之间，用于在所述齿盘转动的过程中产生正余弦电信号；/n运放电路，其与所述磁阻芯片电连接，用于接收所述磁阻芯片产生的信号并进行运放处理；/n模数转换器，其与所述运放电路电连接，用于对来自所述运放电路的信号进行模数转换；/n中央处理器，其与所述模数转换器电连接，用于接收所述模数转换器处理后的信号并进行运算。/n

【技术特征摘要】
20181015 CN 20182166805301.一种包括信号处理电路的磁编码器，所述磁编码器包括齿盘、磁钢和所述信号处理电路，
其特征在于，所述信号处理电路包括：
磁阻芯片，其设置于所述齿盘和所述磁钢之间，用于在所述齿盘转动的过程中产生正余弦电信号；
运放电路，其与所述磁阻芯片电连接，用于接收所述磁阻芯片产生的信号并进行运放处理；
模数转换器，其与所述运放电路电连接，用于对来自所述运放电路的信号进行模数转换；
中央处理器，其与所述模数转换器电连接，用于接收所述模数转换器处理后的信号并进行运算。


2.根据权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，所述运放电路采用CMOS运算放大器。
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【专利技术属性】
技术研发人员：项久鹏，高军，
申请(专利权)人：山东超同步智能装备有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37