一种绝对式矩阵编码器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于自动化领域测量旋转角度、旋转速度、直线位移等物理量的传感器件，尤其是一种绝对式矩阵编码器。包括同主轴间隙布置的码盘和狭缝盘及分别位于码盘左侧的光源和位于狭缝盘右侧的读数头及与读数头相连的信号处理装置，码盘跟随主轴转动，狭缝盘相对码盘不动。各圈狭缝在通光时接收到高电平信号，不通光时是低电平信号，该编码盘能输出十个编码，狭缝盘尺寸小，可采用单头读取信号，结构简单，调试方便，大幅度地提高了编码器小型化、微型化的发展。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于自动化领域测量旋转角度、旋转速度、直线位移等物理量的传感器件，尤其是一种绝对式矩阵编码器。包括同主轴间隙布置的码盘和狭缝盘及分别位于码盘左侧的光源和位于狭缝盘右侧的读数头及与读数头相连的信号处理装置，码盘跟随主轴转动，狭缝盘相对码盘不动。各圈狭缝在通光时接收到高电平信号，不通光时是低电平信号，该编码盘能输出十个编码，狭缝盘尺寸小，可采用单头读取信号，结构简单，调试方便，大幅度地提高了编码器小型化、微型化的发展。【专利说明】一种绝对式矩阵编码器
本专利技术属于利用传递传感构件输出的测量
，涉及一种用于自动化领域测量旋转角度、旋转速度、直线位移等物理量的传感器件，具体是一种绝对式矩阵编码器。技术背景光电轴角编码器是一种常用的测量长度、角度、速度等物理量的传感器，按编码方式的不同，大体可分为增量式、绝对式和准绝对式光电编码器三大类，其中绝对式光电轴角编码器具有绝对位置计数，精度高，可靠稳定，受外界干扰小等优点。机械工具，汽车制动系统有时需要传感器产生的数字值来指示机械位置。如图1是编码盘和一些触点的概念图，根据盘转的位置，触点产生一个3位二进制编码，共有8个这样的编码。盘中暗的区域与对应的逻辑I的信号源相连；亮的区域没有连接，触点将其解释为逻辑O。使用格雷码对编码盘上的亮暗区域编码，使得其连续的码字之间只有一个数位变化。这样就不会因为器件制造的精确度有限，而使得触点转到边界位置而出现错误编码。光电轴角编码器的核心元件是编码盘，包括图2码盘和相匹配的图3所示的狭缝盘，其中码盘与编码器主轴相连接，当主轴转动时，带动码盘同步转动。在码盘的一侧装有光源(红外发光管)，在另一侧装有光电接收管，在码盘与光电接收管之间装有狭缝盘。光源发出的光穿过码盘，狭缝，被光电接收管接受。当码盘与狭缝发生相对角位移时，光电信号被调制成强弱变化的电信号，在经放大，整形，译码等技术环节，输出二进制电平码。随着工业化和高科技的发展以及军工、科研等领域的需要，对光电轴角编码器小型化的要求越来越迫切。光电轴角编码器小型化的要求，必须使码盘和狭缝盘的径向尺寸缩小或者对码盘的码道设计编排上采用特殊的设计方法，但是，码盘与狭缝的尺寸缩小后，影响码道区域的有效宽度，也就是说，如果要保证同样的分辨率，要么码道数量不变，只能减少码道的宽度，这样对尺寸的减小贡献很小；如果要保证码道宽度不变，只能是减少码道数量，这样会造成编码器分辨率降低。图2所示的码盘和图3所示的狭缝盘相匹配构成的矩阵编码盘，只能输出8位码，编码器的测角分辨率只能达到1.40625°。因此，要求码盘的径向尺寸缩小而又不减少编码器的输出位数，就要在码盘的码道布局上采取新的设计方法。
技术实现思路
本专利技术克服了迄今公开的技术存在的缺陷，提高编码器的测角精度，缩小编码器的结构尺寸，解决绝对式编码器小型化的需要，扩大编码器的应用和使用范围，提出了一种新型的绝对式矩阵编码器。本专利技术的目的是这样实现的:一种绝对式矩阵编码器，包括同主轴间隙布置的码盘和狭缝盘及分别位于码盘左侧的光源和位于狭缝盘右侧的光敏元件及与光敏元件相连的信号处理装置，所述的码盘上沿径向刻划有码道，所述的狭缝盘上对应地设置有狭缝，其特征在于:所述的码盘上码道数为3: 第一圈码道设置有不同的分区，分别为O。?90°、90°?180°、180°?270 °、270°?360°四个扇形区域:在0°?90°的区域内，全部为非通光区段；在90°?180°区域内，全部为通光区段；在180°?270°的区域内，有两个通光区段和不两个不通光区段，两者等宽且相间分布，每个通光区段和不通光区段的宽度都为22.5° ;在270°?360°区域内，有两个，宽度为22.5°的通光区段，通光区段的宽度为唯一一个非通光区段的一半；第二圈码道为校正码，是在整个圆周上等间距的设有16个通光区段和16个不通光区段，他们宽度为11.25当相间分布，其中一个通光区段，以0°线对称，上下各有5.625° ；第三圈码道均分为四个扇形区域，每个扇形区域的通光区段和不通光区段的设置方式相同；每一宽为90°的扇形区域中，通光区段的段数按2，4，8，16的等比数列梯次分布在每个宽为22.5°的分区域中，同一分区域中的通光区段和不通光区段的相间分布，每两个通光区段间的不通光区段与通光区段的等宽，但首、尾两个通光区段的外侧还各有一个半宽不通光区段，即其宽度为通光区段的一半，以实现通光区段和不通光区段各自的总宽度均等于 11.25。。作为优选，一种绝对式矩阵编码器，所述狭缝盘与所述码盘对应的径向位置上，在总宽为90°的扇形区域内设置有等大的条状狭缝，具体为:A:第一道设有八条狭缝，用al、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8 表不，al 在 357.1875°、a2 在 2.8125°、已3在 19.6875。、a4在 25.3125。、&5在 42.1875。、&6在 47.8125。、&7在 64.6875。、&8在 70.3125。；B:第二道设有两条狭缝，用bl、b2表示，bl在5.625°、b2在11.25° ;C:第三道设有四条狭缝，用 cl、c2、c3、c4 表示，Cl 在 0°、。2在22.5°、c3 在 45°、。4在67.5°。码盘的第一圈码道与狭缝盘的第一道狭缝相匹配，码盘的第二圈码道与狭缝盘的第二道狭缝相匹配，码盘的第三圈码道与狭缝盘的第三道狭缝相匹配，当码盘顺时针转动时，第一道狭缝、第二道狭缝、第三道狭缝，在遇到码盘上相对应的码道的通光区段时，并且透过狭缝盘的狭缝就呈现高电平状态。遇到不通光区段时，呈现低电平状态，没有信号输出。这样的电平信号组合，就代表了被测对象的运动特征。作为优选，一种绝对式矩阵编码器，所述狭缝盘为扇形，总宽为90°的范围内，每狭缝宽50um，并与通光区段径向等长。该狭缝盘尺寸更小，能有效节省材料，狭缝设置也同样紧凑，配合码盘可输出10位编码。作为优选，一种绝对式矩阵编码器。所述的绝对式矩阵编码器，所述位于码盘左侧的光源的只有一个；所述位于狭缝盘右侧的光敏元件有14个，即每个光敏元件正对狭缝盘上每条狭缝。这充分利用了每条狭缝，较现有技术按码道数设置光敏元件，可得到更多编码。本专利技术的工作原理:工作原理如图6，它包括码盘1、狭缝盘2、主轴3、轴套4、光源5、光电接收器6。编码器工作时，码盘I随主轴旋转，由光源发出的光线透过码盘和狭缝盘被光敏元件所接收，然后经放大、整形，通过译码将非周期码转化成标准的十位格雷码。本专利技术的积极效果是，同是三圈码道与三道狭缝的匹配，现有技术只能输出八位编码，测角分辨率为1.40625°，本专利技术输出十位编码，测角分辨率为0.3515625°。现有技术狭缝窗口在360°圆周上四等分分布，本专利技术狭缝分布在90°的扇形范围内，狭缝尺寸为已有技术狭缝尺寸的1/4，结构简单，调试方便，成本低廉，促进编码器向小型化、微型化发展，扩大了编码器的应用范围。【专利附图】【附图说明】图1是码盘和一些触点的概念图； 图2现有技术的码盘； 图3是与图1的配套的现有技术的狭缝盘； 图4是本专利技术实施例的码盘的结构示意图； 图5是本专利技术实施例的狭缝盘的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝对式矩阵编码器，包括同旋转主轴（6）间隙布置的码盘（1）和狭缝盘（2）及分别位于码盘左侧的光源（3）和位于狭缝盘右侧的光敏元件（4）及与光敏元件（4）相连的信号处理装置（5），其特征在于，所述的码盘（1）上沿径向刻划有码道，所述的狭缝盘（2）上对应地设置有狭缝(2a)，其特征在于：所述的码盘（1）上码道数为3，A：第一圈码道设置有不同的分区，分别为0°～90°、90°～180°、180°～270°、270°～360°四个扇形区域：在0°～90°的区域内，全部为不通光区段（1b）；在90°～180°区域内，全部为通光区段（1a）；在180°～270°的区域内，有两个通光区段（1a）和两个不通光区段（1b），两者等宽并相间分布，每个通光区段（1a）和不通光区段（1b）的宽度都为22.5°；在270°～360°区域内，有两个宽度为22.5°通光区段（1a），是唯一一个不通光区段宽度的一半；B：第二圈码道为校正码，是在整个圆周上等间距的设有16个通光区段（1a）和16个不通光区段（1b），他们宽度为11.25°但相间分布，其中一个通光区段（1a），以0°线对称，上下各有5.625°；C：第三圈码道均分为四个扇形区域，每个扇形区域的通光区段和不通光区段的设置方式相同；每一宽为90°的扇形区域中，通光区段（1a）的段数按2，4，8，16的等比数列梯次分布在每个宽为22.5°的分区域中，同一分区域中的通光区段（1a）和不通光区段（1b）的相间分布，每两个通光区段（1a）间的不通光区段（1b）与通光区段（1a）的等宽，但首、尾两个通光区段（1a）的外侧还各有一个半宽不通光区段（1b’），即其宽度为通光区段（1a）的一半，以实现通光区段（1a）和不通光区段（1b）各自的总宽度均等于11.25°。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：季英瑜，
申请(专利权)人：衢州学院，
类型：发明
国别省市：