本发明专利技术公开了一种具有断电记忆功能的多圈绝对值磁编码器，多圈绝对值磁编码器的旋转轴的末端设置有永磁体，多圈绝对值磁编码器的线路板上对应永磁体的位置处设置有检测永磁体转动角度的磁感应元件，磁感应元件的周围设置有断电后检测永磁体转动角度的角感应传感器组，角感应传感器组、磁感应元件分别连接在位于线路板上的读取并存储旋转轴旋转圈数的处理器上，线路板上设置有内部供电单元，内部供电单元分别连接处理器和角感应传感器组并为二者供电。本产品大大降低加工难度与生产成本，掉电不丢“圈数”，圈数值不受限制，智能数据读取与存储机制，保证电子模拟机械记录转动绝对值，便于协同数据采集装置实现低功耗运行，数据实时有效的保证。数据实时有效的保证。数据实时有效的保证。
【技术实现步骤摘要】
一种具有断电记忆功能的多圈绝对值磁编码器及采集方法
[0001]本专利技术涉及一种编码器，尤其涉及一种具有断电记忆功能的多圈绝对值磁编码器及采集方法。
技术介绍
[0002]现有的磁编码器采用磁电式设计，通过磁感应器件并利用磁场的变化来产生和提供转子的绝对位置，利用磁器件代替了传统的码盘，弥补了光电编码器的一些缺陷，更具抗震、耐腐蚀、耐污染、性能可靠高、结构更简单。
[0003]根据断电后是否圈数清零，磁编码器可以分为增量磁编码器和绝对值磁编码器。绝对值磁编码器能够记忆设备的绝对位置、角度和圈数。即一旦位置、角度和圈数固定，任何时候编码器的指示值都唯一固定，包括停电后上电。增量型编码器则做不到这一点，一般增量型编码器输出两个A、B脉冲信号和一个Z(L)零位信号，A、B脉冲互差90
°
相位角，通过脉冲计数得知位置，角度和圈数不断增加，通过A、B脉冲信号超前或滞后得知正反转，停电后，必须从约定的基准重新开始计数。因此，增量型编码器测量位置、角度和圈数时，需要做后处理，重新接电要做“复零”操作。
[0004]绝对值磁编码器根据所记录的圈数可分为单圈绝对值磁编码器与多圈绝对值磁编码器。单圈绝对值磁编码器，当转动超过360
°
时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码器只能用于旋转范围360
°
以内的测量，称为单圈绝对值磁编码器。如果要测量旋转超过360
°
范围，就要用到多圈绝对值磁编码器。
[0005]国内运用钟表齿轮机械的原理，当中心齿轮旋转时，带动另一组齿轮(或多组齿轮)，在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复。
[0006]因此，多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显，已经越来越多地应用于工控定位中。
[0007]而现在绝对值磁编码器产品中缺点是：机械结构记录圈数的产品，受齿轮组数的限制，具有旋转圈数的上限限制，而且造价很高，使用成本大；电子模拟机械的产品，断电后圈数记录清零，无法实现真正的多圈绝对值测量，如果要实现多圈绝对值的测量要求，则不能给编码器断电，达不到既能实现监测目的，又能满足节能降耗的要求。如果使用内部电池供电，由于要保持传感器随时记录旋转的度数，内部的微控制器单元、磁敏感芯片等电路会一直处于耗电状态，内部电池在外部电源断开后很快就耗掉，所以也很少有内部使用电池供电记录断电后旋转圈数的产品。
技术实现思路
[0008]为了解决上述技术所存在的不足之处，本专利技术提供了一种具有断电记忆功能的多圈绝对值磁编码器及采集方法。
[0009]为了解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种具有断电记忆功能的多圈绝对值磁编码器，多圈绝对值磁编码器的旋转轴的末端设置有永磁体，多圈绝对值磁编码器的线路板上对应永磁体的位置处设置有检测永磁体转动角度的磁感应元件，磁感应元件的周围设置有断电后检测永磁体转动角度的角感应传感器组，角感应传感器组、磁感应元件分别连接在位于线路板上的读取并存储旋转轴旋转圈数的处理器上，线路板上设置有内部供电单元，内部供电单元分别连接处理器和角感应传感器组并为二者供电。
[0010]进一步地，磁感应元件为磁编码器芯片，角感应传感器组包括四个霍耳传感器，四个霍耳传感器呈十字形排列在磁编码器芯片的周围。
[0011]进一步地，处理器为微控制器单元，内部供电单元包括相互连接的内部电池和电源管理电路，内部电池在线路板的内部分别与微控制器单元、霍耳传感器相连接，电源管理电路在线路板的内部分别与微控制器单元、磁编码器芯片相连接，电源管理电路在线路板的外部连接有外部电源，微控制器单元在线路板的内部连接有通信接口电路，通信接口电路在线路板的外部连接有主控采集控制器单元，主控采集控制器单元与外部电源相连接。
[0012]进一步地，多圈绝对值磁编码器包括底座，底座的中间孔内嵌置有轴承，轴承内穿设有旋转轴，旋转轴的上端突出于底座的上表面并向上连接有径向磁铁；底座上方连接有磁编码器外壳，线路板设置在磁编码器外壳的内部，线路板位于径向磁铁的上方，霍耳传感器设置在线路板上靠近径向磁铁一侧，微控制器单元、内部电池、电源管理电路以及通信接口电路设置在线路板上远离径向磁铁一侧。
[0013]进一步地，旋转轴的上端连接有磁铁套筒，径向磁铁设置在磁铁套筒内。
[0014]进一步地，底座上设置有至少两个用于固定线路板的螺钉，线路板连接在螺钉的上端。
[0015]一种具有断电记忆功能的多圈绝对值磁编码器的采集方法，
[0016]①
外部电源供电状态下：
[0017]磁编码器芯片通过电源管理电路连接外部电源保持持续上电状态，时刻记录磁编码器的旋转轴的转动角度或测量的位移数，此状态为正常工作状态；
[0018]②
外部电源断电状态下：
[0019]磁编码器的旋转轴不转动情况下，内部电池为霍耳传感器供电，霍耳传感器以极低功耗待命，微控制器单元处于停机状态；
[0020]磁编码器的旋转轴存在90
°
内的旋转时，内部电池为霍耳传感器供电，霍耳传感器仍以极低功耗待命，旋转轴转动角度不到90
°
，微控制器单元不唤醒，微控制器单元仍处于停机状态；当切换到外部电源供电状态下，微控制器单元唤醒后随即读出当前的单圈绝对值数与微控制器单元上寄存器的圈数值，此圈数值为零，表示在单圈范围内；
[0021]磁编码器的旋转轴的旋转超过90
°
时，霍耳传感器唤醒微控制器单元，微控制器单元读取并存储当前单圈绝对值，并记录累计旋转角度数值，若干时间后再次进入停机状态；磁编码器的旋转轴的旋转360
°
时，控制器单元将该圈数存储在寄存器中，每增加一圈，则寄存器数值增加一，磁编码器的旋转轴反向旋转一圈，寄存器数据减少一；再次当切换到外部电源供电状态下，微控制器单元唤醒后随即读出当前的单圈绝对值数与寄存器的圈数值，并通过通信接口电路发送至主控采集控制器单元；
[0022]③
外部电源断电后再加外电：
[0023]根据上述
①
、
②
数据读取与存储机制，无论何时重新加上外电，均读出编码器的单圈绝对值角度与圈数值，获得多圈的绝对值数；
[0024]④
使用前初始化：
[0025]使用前或出厂前，需进行一次初始化，把当前的角度置零，在此基础上，自动记录绝对值的变化。
[0026]本专利技术公开了一种具有断电记忆功能的多圈绝对值磁编码器及采集方法，与现有技术相比较，本专利技术具有几下几个优点：
[0027](1)电子模拟机械，大大降低加工难度与生产成本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有断电记忆功能的多圈绝对值磁编码器，多圈绝对值磁编码器的旋转轴的末端设置有永磁体，多圈绝对值磁编码器的线路板上对应永磁体的位置处设置有检测永磁体转动角度的磁感应元件，其特征在于：所述磁感应元件的周围设置有断电后检测永磁体转动角度的角感应传感器组，角感应传感器组、磁感应元件分别连接在位于线路板上的读取并存储旋转轴旋转圈数的处理器上，所述线路板上设置有内部供电单元，内部供电单元分别连接处理器和角感应传感器组并为二者供电。2.根据权利要求1所述的具有断电记忆功能的多圈绝对值磁编码器，其特征在于：所述磁感应元件为磁编码器芯片(1)，所述角感应传感器组包括四个霍耳传感器(2)，四个霍耳传感器(2)呈十字形排列在磁编码器芯片(1)的周围。3.根据权利要求2所述的具有断电记忆功能的多圈绝对值磁编码器，其特征在于：所述处理器为微控制器单元(3)，所述内部供电单元包括相互连接的内部电池(4)和电源管理电路(5)，内部电池(4)在所述线路板(6)的内部分别与微控制器单元(3)、霍耳传感器(2)相连接，电源管理电路(5)在所述线路板(6)的内部分别与微控制器单元(3)、磁编码器芯片(1)相连接，电源管理电路(5)在所述线路板(6)的外部连接有外部电源(7)，微控制器单元(3)在所述线路板(6)的内部连接有通信接口电路(8)，通信接口电路(8)在所述线路板(6)的外部连接有主控采集控制器单元(9)，主控采集控制器单元(9)与外部电源(7)相连接。4.根据权利要求3所述的具有断电记忆功能的多圈绝对值磁编码器，其特征在于：所述多圈绝对值磁编码器包括底座(10)，底座(10)的中间孔内嵌置有轴承(11)，轴承(11)内穿设有旋转轴(12)，旋转轴(12)的上端突出于底座(10)的上表面并向上连接有径向磁铁(13)；底座(10)上方连接有磁编码器外壳(14)，线路板(6)设置在磁编码器外壳(14)的内部，线路板(6)位于所述径向磁铁(13)的上方，所述霍耳传感器(2)设置在线路板(6)上靠近径向磁铁(13)一侧，所述微控制器单元(3)、内部电池(4)、电源管理电路(5)以及通信接口电路(8)设置在线路板(6)上远离径向磁铁(13)一侧。5.根据权利要求4所述的具有断电记忆功能的多圈绝对值磁编码器，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：薄剑飚，薄昕绮，蔡广银，蔡成鹏，
申请(专利权)人：北京蓝尊科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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