CN114577239B - 一种电感式绝对编码器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电感式绝对编码器，包括码盘和读码电路，码盘上均匀设置由N个码道，每个码道上设置有码盘电路；读码电路上靠近码盘边缘设置有第二电感,码盘电路上靠近码盘边缘设置有第一电感。本发明中每个码道都是预设好的，即每个编码器读取码道的码道值是固定的，无需掉电记忆，无需找参考点，无误码，数据可靠性高。电感式编码器受环境影响小，抗干扰特性强，从而提高了精度。读取码道值的时候才进行无线充电，使得码盘电路工作读取码道值，平时无需供电，因此降低了功耗。
Description
技术领域
本发明涉及编码器技术领域，特别涉及一种电感式绝对编码器。
背景技术
随着技术的发展，编码器的应用越来越广泛，以检测原理来分，包括光电式编码器和磁电式编码器。
而光电式编码器在自然光环境，光源易受环境光线影响，如太阳光，导致检测时易受干扰，影响可靠性与准确度，并可能导致误码；在工业应用等多尘且肮脏的环境中，污染物会堆积在码盘上，从而阻碍光透射到光学传感器吗，可能会导致波形不连续或完全丢失，极大地影响了可靠性和精度；光源LED的使用寿命有限，最终总会烧坏，从而导致编码器故障；玻璃或塑料码盘容易因振动或极端温度而损坏，因而限制了光学编码器在恶劣环境应用中的适用范围；装配耗时，而且受污染的风险更大，且装配公差容易导致的误码；如果光学编码器的分辨率较高，则会消耗100mA以上的电流，进一步影响了它应用于移动设备或电池供电设备；不耐环境腐蚀。
磁电式编码器的电机(尤其是步进电机)产生的电磁干扰会对磁性编码器造成极大的影响；温度变化也会使其产生位置漂移；磁性编码器的分辨率和精度相对较低。
发明内容
针对现有技术中编码器精度较低的问题，本发明提出一种电感式绝对编码器，通过在码盘上预设码道和码盘电路，并通过电感进行信号的传输，降低了环境的影响，抗干扰特性强，从而提高了精度。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种电感式绝对编码器，包括码盘和读码电路，码盘上均匀设置由N个码道，每个码道上设置有码盘电路；读码电路上靠近码盘外边缘设置有第二电感,码盘电路上靠近码盘外边缘设置有第一电感。
这样的优点是每个码道都是预设好的，即每个编码器读取码道的码道值是固定的，无需掉电记忆，无需找参考点，无误码，数据可靠性高。读取码道值的时候，第一电感和第二电感无线感应才对码盘电路进行无线充电，使得码盘电路工作读取码道值，平时无需供电，因此降低了功耗。
优选的，所述码盘转动安装，读码电路固定安装。
优选的，所述码盘为印刷电路板。
这样的优点是码盘可以抗击环境的电磁干扰。
优选的，所述码盘、读码电路和码盘电路均密封安装。
这样的优点是为了防腐蚀、防水。
优选的，所述第一电感和第二电感包括印刷板电感、无磁芯线绕电感和带磁芯的线绕电感。
优选的，所述码盘电路包括：
电源总线分别与逻辑控制器的电源端、编码器的电源端、第一电容的一端和第一二极管的负极连接，逻辑控制器的信号输出端与编码器的信号输入端连接，编码器的信号输出端分别与第一二极管的正极和第一电感的一端连接，第一电感的另一端和第一电容的另一端并联后接地。
优选的，所述读码电路包括：
载波发生器的电源端连接VCC，载波发生器的的信号输出端分别与第二电感的一端和前置处理模块的一端连接，前置处理模块的另一端和解码器的一端连接，解码器的另一端输出码道值；第二电感的另一端接地。
优选的，所述码盘电路的电能由读码电路通过无线充电方式提供。
优选的，第二电感宽度为第一电感宽度的M倍，M≥1。这样设置的优点是可以判断码盘的转动方向。
综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明中每个码道都是预设好的，即每个编码器读取码道的码道值是固定的，无需掉电记忆，无需找参考点，无误码，数据可靠性高。电感式编码器受环境影响小，抗干扰特性强，从而提高了精度。读取码道值的时候才进行无线充电，使得码盘电路工作读取码道值，平时无需供电，因此降低了功耗。
附图说明
图1为根据本发明示例性实施例的一种电感式绝对编码器示意图。
图2为根据本发明示例性实施例的码盘电路示意图。
图3为根据本发明示例性实施例的读码电路示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供一种电感式绝对编码器，包括码盘1和读码电路2，码盘1上均匀预设N(N≥2且为整数，优选为20)个码道，每个码道上设置由码盘电路3。读码电路2上靠近码盘1边缘设置有读码电感(第二电感)L2,码盘电路3上靠近码盘1边缘设置有码道电感(第一电感)L1，即L1和L2接近安装，方便信号的收发。
本实施例中，码盘1可采用印刷电路板，中心转动安装，读码电路2固定安装，这样码盘1转动时，读码电路2可读取不同的码道值。
本实施例中，码盘1、读码电路2和码盘电路3均可实用灌封材料密封，从而防止腐蚀和防水，可在恶劣环境下使用。
本实施例中，为防止电磁干扰，可在码盘1的两面安装电磁屏蔽材料，例如铜带、钢带和镀银等。
本实施例中，第一电感L1和第二电感L2包括印刷板电感、无磁芯线绕电感和带磁芯的线绕电感。
本实施例中，如图2所示，码盘电路3的具体电路为：
电源总线(VDD)分别与逻辑控制器的电源端、编码器的电源端、第一电容C1的一端和第一二极管D1的负极连接，逻辑控制器的信号输出端与编码器的信号输入端(In)连接，编码器的信号输出端(out)分别与第一二极管D1的正极和第一电感L1的一端连接，第一电感L1的另一端和第一电容C1的另一端并联后接地。
本实施例中，N个码盘电路3的供电端均连接到一根总线，同时为N个码盘电路3中的电容储能，多个电容并联可以形成更大的储能电容，当所有电容的储能均满足对应编码器所需能量时，编码器开始工作。这样当一个码盘电路3充电时，就可同时为所有的码盘电路3进行充电，保证了其他码盘电路3的电能，从而保证了工作效率。
本实施例中，如图3所示，读码电路2包括载波发生器、前置处理模块和解码器：
载波发生器的电源端连接VCC(外部电源P)，载波发生器的的信号输出端分别与第二电感L2的一端和前置处理模块的一端(信号输入端)连接，前置处理模块的另一端(信号输出端)和解码器的一端(信号输入端)连接，解码器的另一端(信号输出端)输出码道值；第二电感L2的另一端接地。
本实施例中，码盘电路3的电能由读码电路2通过无线充电方式提供，无线充电方式为：读码电路2中载波发生器产生高频信号驱动第二电感L2，从而在第二电感L2附近形成磁场；当码盘电路3中第一电感L1转动靠近第二电感L2时，第一电感L1将磁场转换为电场，其感生电压经过第一二极管D1后存储在第一电容C1中形成编码器所需的电能。
本发明的工作原理为：
码盘电路3中的编码器将对应的码道值(不同码道有不同码道值)按照预定的编码规则(例如曼彻斯特编码、二进制编码等)形成比特流，比特流作用于第一电感L1上，则第一电感L1的电场强度会随着比特流变化发生变化。则根据电磁场相互作用理论可知，第二电感L2的磁场发生相应的变化，并且将比特流信号和载波发生器的载波信号(调频FM或调幅AM)叠加得到第二电感L2的端信号中；第二电感L2的端信号经过前置处理模块处理(例如整流、滤波、放大等)后还原出码道对应的比特流信息，比特流信息经过解码器即可读到对应的码道值。
本实施例中，第二电感L2的宽度为第一电感L1的M倍(M≥1，优选为1-3)，当第二电感L2移动到两个码道之间的间隔位置时，则同时有两个第一电感L1感应到第二电感L2产生的磁场，可读取两个码道值，并可通过排列关系和算法，判断码盘1的转动方向。例如码道按照a、b、c的顺序顺时针排列，若读码电路依次读取到a、b、c的码道值，则说明码盘1是顺时针转动；若读码电路依次读取到c、b、a的码道值，则说明码盘1是逆时针转动。
因每个码道都是预设好的，即每个编码器读取码道的码道值是固定的，无需掉电记忆，无需找参考点，抗干扰特性、数据可靠性高，无误码。且只有在读取码道值的时候才进行无线充电时码盘电路3工作读取码道值，平时无需供电，因此降低了功耗。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (9)
1.一种电感式绝对编码器，其特征在于，包括码盘(1)和读码电路(2)，码盘(1)上设置有N个码道，每个码道上设置有码盘电路(3)；所述读码电路(2)上靠近码盘(1)外边缘设置有第二电感(L2),所述码盘电路(3)上靠近码盘(1)外边缘设置有第一电感(L1)；
码盘电路(3)将对应码道的码道值形成比特流，比特流作用于第一电感(L1)上，则第一电感(L1)的电场强度随着比特流变化发生变化，第二电感(L2)的磁场发生相应的变化，并且将比特流信号和载波信号叠加得到第二电感(L2)的端信号，所述读码电路(2)对端信号经过处理还原出码道对应的比特流信息，比特流信息经过解码器即可读到对应的码道值。
2.如权利要求1所述的一种电感式绝对编码器，其特征在于，所述码盘(1)转动安装，读码电路(2)固定安装。
3.如权利要求1所述的一种电感式绝对编码器，其特征在于，所述码盘(1)为印刷电路板。
4.如权利要求1所述的一种电感式绝对编码器，其特征在于，所述码盘(1)、读码电路(2)和码盘电路(3)均密封安装。
5.如权利要求1所述的一种电感式绝对编码器，其特征在于，所述第一电感(L1)和第二电感(L2)包括印刷电感、无磁芯线绕电感和带磁芯的线绕电感。
6.如权利要求1所述的一种电感式绝对编码器，其特征在于，所述码盘电路(3)包括：
电源总线分别与逻辑控制器的电源端、编码器的电源端、第一电容的一端和第一二极管的负极连接，逻辑控制器的信号输出端与编码器的信号输入端连接，编码器的信号输出端分别与第一二极管的正极和第一电感的一端连接，第一电感的另一端和第一电容的另一端并联后接地。
7.如权利要求1所述的一种电感式绝对编码器，其特征在于，所述读码电路(2)包括：
载波发生器的电源端连接VCC，载波发生器的的信号输出端分别与第二电感的一端和前置处理模块的一端连接，前置处理模块的另一端和解码器的一端连接，解码器的另一端输出码道值；第二电感的另一端接地。
8.如权利要求1所述的一种电感式绝对编码器，其特征在于，所述码盘电路(3)的电能由读码电路(2)通过无线充电方式提供。
9.如权利要求1所述的一种电感式绝对编码器，其特征在于，第二电感(L2)宽度为第一电感(L1)宽度的M倍，M≥1。
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