[实用新型]数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘

说明书

技术领域

本实用新型涉及角位置测量传感技术领域，尤其是一种数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘。

背景技术

光电编码器是一种集光、机、电于一体的数字测角装置，光电编码器由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件、电子处理电路等部分组成，按形成码盘的编码方式分类，有增量式和绝对式两种。光电编码器的码盘是一个用金属或其它材料做成的圆形薄片，上面布有若干圈码道，每条码道上按一定的规律刻有许多栅孔。现有的增量式光电编码器的码盘结构如图8，其码盘有三条码道：外圈是码道A，中圈是码道B，内圈是码道Z，图8中码道A、码道B都只画了8个栅孔，实际的产品按照分辨率的要求，可以有成百上千，甚至上万个栅孔，码道Z只有一个栅孔。这种增量式光电编码器，其码盘采用的编码方式的特点是：用鉴相的方法判别码盘转动的方向，用脉冲计数的方法纪录码盘转动的角位置。为了叙述方便，我们从图8中取出一个扇形区进行展开，得到图9的码道展开图，图9中的A1、A2、A3是码道A上的栅孔，B1、B2、B3是码道B上的栅孔，L表示节距。从图9中可以看出，弧度角相等的码道A上的栅孔和码道B上的栅孔，互相错开了一个位置，即相位差了四分之一个节距。由于这个相位差，码盘正转时，A相信号比B相信号超前四分之一个节距；反转时，B相信号比A相信号超前四分之一个节距。利用码道的这个特征，通过电子电路进行鉴相，确定计数电路对光电脉冲是进行加计数，还是进行减计数，从而完成相对角位移的测量，码道Z只有一个栅孔，用来确定码盘的零位。由于光电编码器的发展方向是小型化、智能化、集成化，性能方面的发展趋势是高分辨率、高精度、高频响。而现有的这种增量式光电编码器，其码道的排列方式，制约了光电编码器的发展，很难提高其分辨率和精度。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种分辨率高、精度高的数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘。

本实用新型的数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘，包括盘体，盘体上设外码道A、中码道B及内码道Z，内码道Z只有一个栅孔，外码道A和中码道B的圆周上均开有弧度角相等的栅孔，外码道A相邻的两个栅孔与中码道B相邻的两个栅孔组成一个基本单元，其特点是盘体上均匀密布若干基本单元，每个基本单元中，外码道A中两个栅孔中的一个与中码道B中两个栅孔中的一个在同一扇区上，该同一扇区上的两个不同码道的栅孔与另外两个栅孔三者间，中间的栅孔与其两侧的栅孔角间隙相等。

本实用新型的数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘的工作原理：为了清晰起见，码盘上码道栅孔的排列方式，用码道展开图2表示，图中省略了内码道Z，图2中外码道A和中码道B各画出了两个基本单元，分别是外码道A上的A1、A2、A3、A4和中码道B上的B1、B2、B3、B4，外码道A上的栅孔和中码道B上的栅孔，有下面三种搭配状态：状态①外码道A上有栅孔A2或A4，中码道B上没有栅孔，；状态②外码道A上有栅孔A1或A3，中码道B上有栅孔B2或B4；状态③外码道A上没有栅孔，中码道B上有栅孔B1或B3。如果我们将有栅孔的地方用数字1表示，无栅孔的地方用数字0表示，那么状态①对应的二进制数就是01B，状态②对应的二进制数就是11B，状态③对应的二进制数就是10B。码盘正向转动时，状态转换的顺序是：状态①→状态②→状态③→状态①→状态②→状态③→……，如此封闭循环；码盘反向转动时，状态转换的顺序则相反：状态①→状态③→状态②→状态①→状态③→状态②→……如此封闭循环。显然通过观察状态转移的顺序，可以判别码盘转动的方向。因为码盘上的情况只有三种，每种情况对应一个二进制数，因此可以通过二进制数的变化规律，用电子数字处理的方法，判别码盘转动的方向。

本实用新型的数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘的外码道A的栅孔和中码道B的栅孔都会产生计数脉冲，两路计数脉冲逻辑或以后用于记录码盘的转动角度，其码道结构有利于提高码盘的分辨率，在加工精度相同的情况下，比现有技术的分辨率可以提高一倍以上。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的码盘展开图；

图3为本实用新型一种实施例的码盘展开图；

图4为本实用新型一种实施例的码盘展开图；

图5为本实用新型一种实施例的码盘展开图；

图6为本实用新型一种实施例的码盘展开图；

图7为本实用新型一种实施例的码盘展开图；

图8为现有技术的码盘结构示意图；

图9为现有技术的码盘展开图。

具体实施方式