[发明专利]光学编码器

说明书

技术领域

本发明涉及光学编码器，其提供表示编码器的两个构件的相对位置增量的二进制逻辑信号，该两个构件可相对于彼此移动。

背景技术

这些光学编码器，例如角度编码器，类似于电位计一样使用，例如用于对可以连续或几乎连续变化的输入参数敏感的电子设备的手动控制，但它们比电位计更加可靠。典型地，在航空设备的应用中，可以使用光学角度编码器为自动导航计算机指示高度或速度设定值，飞行员通过致动旋转编码器的控制旋钮来选择该设定值。编码器以及其传递的信息的可靠性是编码器的关键要素。

光学角度编码器典型地由支承规则标记的圆盘构成，该圆盘通过控制旋钮(例如手动)来旋转操作。当控制旋钮旋转圆盘时，固定于圆盘前面的光电单元探测连续标记的滚动。标记典型地为不透明圆盘中的开口，发光二极管放置于圆盘的一侧上，并且光电单元放置于另一侧上。

标记的每个通道在计算圆盘的旋转中构成一个单元的增量。角分辨率由标记的角节距确定，这些标记规则地设置于一个圆盘旋转周上。为了在反转旋转方向时探测旋转角度的增量和减量，设置两个光电单元，其在物理上通过它们之间的奇数个四分之一节距而偏置。因此，两个单元的发光/不发光逻辑状态以两个比特来编码，当圆盘沿一个方向旋转时，其顺序地采用以下四个值：00，01，11，10，并且当圆盘沿另一方向旋转时，其采用以下四个连续值：00，10，11，01，以使得易于确定，不仅是旋转增量(改变一个比特的状态)的发生，而且是旋转方向的改变(通过比较单元的状态和之前的状态)。

编码器在其结构中需要高精度。特别地，光电单元的相对位置必须是增量节距的函数。对圆盘有相同的要求，每个开口的尺寸和位置必须与光电单元的尺寸和位置有关。

发明内容

本发明的目标在于通过扩大编码器的某些构件的制造公差，特别是，光电单元的定位公差和圆盘中的开口的尺寸和位置公差。

为此，本发明的主题是一种增量光学编码器，其包括可相对于彼此移动的两个构件，第一构件支承至少一个标记，第二构件支承一对用于探测标记的探测单元，其特征在于，限定标记的尺寸，以使得所述标记可以不通过两个单元中的任一个来探测，或通过单个单元来探测，或通过两个单元来探测，并且其中包括该对探测单元的第二构件区域的长度小于标记的长度，该长度沿两个构件的相对位移的方向来测量。

如果两个构件的相对运动是线性的，则区域的和标记的长度可以是距离。如果相对运动是转动，则长度可以是角度。

扩大了标记的制造公差。事实上，标记的最小长度为区域的长度。然而，标记的最大长度与区域的长度不相关联，但仅为编码器的增量数量的函数。

编码器的连续增量，例如，由探测标记来限定：

-不通过任一个单元，

-随后通过单元中的第一个，

-随后同时通过两个单元。

接着同时通过两个单元、由探测标记来限定的增量的增量，例如，由探测标记来限定：

-通过单元中的第二个，

-随后不通过任一个单元。

附图说明

通过阅读作为示例给出的实施例的详细描述，本发明将更加容易理解，并且其他优势也将变得明显，通过附图来示例本描述，其中：

图1a至1d表示根据本发明的角度编码器的两个构件相对于彼此运动的不同的相对位置；

图1e指示了第一构件的标记相对于包括用于探测标记的单元的区域的相对长度；

图2表示通过编码器的两个探测单元获得的编码；

图3以透视法表示角度编码器的典型实施例。

为了清楚，在不同的附图中，相同的构件采用相同的参考标记。

具体实施方式

关于角度编码器给出以下描述。但显而易见地，还可能以线性编码器实现本发明。

图1a至1d表示角度编码器的四个位置，该编码器包括两个构件10和11，两者可相对于彼此运动。第一构件为圆盘10，其可围绕轴线12旋转运动。第二构件11形成用于编码器的壳。轴线12例如连接至旋钮，使用者可以借助于编码器操作该旋钮以输入二进制数据。编码器使得当圆盘10围绕轴线12旋转时，根据增量节距来确定圆盘10相对于壳11的角度位置成为可能。