[实用新型]计数式旋转编码器

说明书

[技术领域]

本实用新型涉及一种旋转编码器。具体地说，是能客观地反映被测对象的角位移量或旋转角度或直线运动轨迹中某一点的位置的计数式旋转编码器。

[技术背景]

通常的旋转编码器是由码盘和分布在码盘端面半径位置上的一组导电的机械触爪以及导电触点组成，码盘转动到某一个位置时，有的触爪接触到触点，则电路导通，形成数码“1”；有的触爪末接触到触点，则电路不通，形成数码“0”。“1”和“0”组成一组编码，借此，可以反映被测对象的角位移量或旋转角度或直线运动轨迹中某一点的位置。这种编码器的不足之处，一是机械触点易磨损；二是现场机械振动直接影响触爪与触点的接触，可靠性差；三是编码的最大值受到由触爪、触点组成的码道数量的限制。由于码盘半径是有限的，所以码道也有限。如果有N条码道，则编码位数为N，最大值为2^N-1。当实测数值超过最大值时，会发生“回零”，造成数值失真。

[发明内容]

本实用新型的目的是设计一种新型的旋转编码器，使其运行中不产生机械磨损、耐振性强、可靠性高，编码位数不限制。

本实用新型是这样实现设计目的的。装在转轴上的齿轮的周边带有齿顶和齿间隙；在齿轮的圆周旁安装由光电发生器A和光电接收器A组成的计数传感装置。随转轴转动的齿轮的每一个齿顶和齿间隙经过光电发生器A到光电接收器A的光路时，对光路进行一次遮挡和一次释放，使光电接收器A产生两个不同的电平，即一个电脉冲。连续旋转的齿轮将产生连续的脉冲序列；在齿轮的圆周旁的另一处装有能识别齿轮转动方向的方向传感装置；方向传感装置包括：卡片、可让卡片围绕着转动的卡片固定轴、能限制卡片转动幅度的档杆以及光电发生器B和光电接收器B。齿轮的顺时针转动或逆时针转动将带动卡片偏转一个正角度或负角度。使卡片垂直于光电发生器B到光电接收器B的光路，并在偏转时对光路进行一次遮挡和一次释放，使光电接收器B产生两个不同的电平。以这两个电平代表齿轮转动的正方向和负方向；计数传感装置和方向传感器装置分别用导线A和导线B与单片机电路相连。单片机电路内的脉冲计数单元对计数传感装置发出的脉冲序列进行计数，得到的数据作为编码数据的增量；同时，单片机电路内的方向识别单元接收到方向传感装置发出的齿轮转动的正或负方向的信息，即可确定编码数据增量的符号，对编码数据作代数运算，就得到新的编码数据。编码数据由编码输出单元输出。

旋转运动可以是单向无限的，只要编码的容器足够大，就可以持续地扩大编码值而不会回到零位。即不限位编码。编码的容器是单片计算机的内存。例如，安排4个字节，可以表示2³²＝42.94亿这样的数据。以毫米为单位，可以表达4294公里这样的距离。

本实用新型以无触点方式产生信号避开机械振动的影响，实现无磨损和不限位编码。

[附图说明]

附图是本实用新型示意图。

图中：1.转轴，2.齿轮，3.导线A，4.光电发生器A，5.光电接收器A，6.计数传感装置，7.卡片，8.右挡杆，9.卡片转轴，10.光电发生器B，11.左挡杆，12.光电接收器B，13.方向传感装置，14.齿顶，15.导线B，16.方向识别单元，17.单片机电路，18.编码输出单元，19.脉冲计数单元。

[具体实施方式]

下面结合附图，对一非限定实施例加以说明。

安装在转轴(1)上的齿轮(2)的周边加工有齿顶(14)和齿间隙，在齿轮的圆周旁安装带有光电发生器A(4)和光电接收器A(5)的计数传感装置(6)。光电发生器A(4)所发光束与齿轮(2)端面垂直。齿轮(2)转动时，齿顶(14)和齿间隙轮流经过光电发生器A(4)所发光束的光路。过当光束被齿顶(14)遮住，不能被光电接收器A(5)接收时，电路中形成数码“0”；当光束通过齿间隙，能被光电接收器A(5)接收时，电路中形成数码“1”。用导线A(3)将计数传感装置(6)与单片机电路(17)中脉冲计数单元(18)相连，在该单元对传送的脉冲进行计数。在齿轮(2)圆周旁，安装方向传感装置(13)。方向传感装置包括卡片(7)、卡片转轴(9)、左档杆(11)、右档杆(8)、光电发生器B(12)和光电接收器B(10)。安装卡片(7)时，使其下端放入齿间隙，将卡片(7)固定在卡片转轴(9)上，让卡片(7)可围绕该轴转动。让左档杆(11)能有效限定卡片(7)左端向上位移高度；让右档杆(8)能有效限定卡片(7)右端向上位移高度。在安装光电发生器B(12)和光电接收器B(10)时，让光电发生器B(12)所发生的光束，与卡片(7)的平面垂直，并使卡片(7)的左端向上位移时，光束被卡片(7)的左端遮住，右端向上位移而带动左端向下位移时，光束能通过并被光电接收器B(10)所接收。调整电路，使光束被遮住时，电路中数码为“0”；光束被接收时，电路中数码为“1”。用导线B(15)把方向传感装置(13)与单片机中方向识别单元(16)相连，并定义输入“0”时，方向为“正”；输入“1”时，方向为“负”，并规定：方向为正时，单片机处理数据使基数与脉冲计数单元(18)记录的数据进行加运算；方向为负时，单片机处理数据使基数与脉冲计数单元(18)记录的数据进行减运算。运算结果由编码输出单元(16)输出。