[发明专利]单码道结构的增量式光电编码器码盘

说明书

技术领域

本发明涉及增量式光电编码器的码盘，属角位置测量传感技术领域。

背景技术

光电轴角编码器，简称光电编码器，是一种集光、机、电于一体的数字测角装置，在工业控制和机电设备等领域有着广泛的应用。

光电编码器的结构一般由光源，码盘，狭缝盘，光电接收元件，电子信息处理电路等部分组成。光电编码器的机械转轴和码盘连成一体，用来和被测试的物体的输出轴相连。

按形成码盘的编码方式分类，光电编码器有增量式和绝对式两种。增量式的结构和绝对式的结构比较，有着明显的不同，工作原理也不相同。下面介绍增量式光电编码器的码盘结构和工作原理。

传统的增量式光电编码器，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。

具体的说，其码盘一般有三条码道：A码道，B码道，Z码道，如图3所示。A码道和B码道上面的栅孔(图中只画出了各码道有8个栅孔，实际的产品，栅孔数一般比这个数要多。)在各自的圆周上均匀分布，且周期相等，但是相位差了四分之一个节距。与图3对应的狭缝盘如图4所示，狭缝A、狭缝B、狭缝Z沿轴向分布，排列在与码盘的A码道，B码道，Z码道对应的轴向位置上。工作时码盘转动，狭缝盘不动。码盘正转时，光电接收元件收到的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。利用码道的这个差别，通过电子鉴相，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。Z码道只有一个栅孔，用来确定码盘的零位。

中华人民共和国国家发明专利《数字法判别转动方向的增量式光电编码器码盘》(专利号ZL200810106816.7)，发明了一种用数字法判别转动方向的增量式光电编码器的码盘，其码盘采用的编码方式的特点是：整个码盘被分成若干组，每组又分成可用二进制数表示的三种角位置状态，电子信息处理电路根据状态转移的情况判别码盘转动的方向，并据此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。详细的辨向工作原理及计数工作原理的阐述，可参看发明专利的说明书，这儿就省略了。这个发明专利的优点是：

传统的增量式光电编码器的缺点是有积累误差，用上面的发明专利的码盘制造的增量式光电编码器，不会有积累误差。而且码盘的码道结构比传统的码盘简单，有利于分辨率的提高。但是这个发明专利的码盘还是有三条码道。

后来我们通过研究发现，上面的发明专利可以改进，三条码道可以改成二条码道。精简码道结构后，有利于分辨率的提高。这个发现已于2009年2月23日向国家知识产权局申请了实用新型专利《精简码道结构的增量式光电编码器码盘》，申请号ZL200920141746.9。

发明内容

本发明的目的就是提供一种单码道结构增量式光电编码器码盘，特征是用一条码道产生计数脉冲、辨向信号、零位信号；码盘的结构如图1所示，码盘被分成了8组，实际的产品可以是几十，上百，上千，甚至是上万组。每组又分成6个小扇形。无论码盘被分成多少组，其中有一组，且只有一组，第1、第2、第3、第5个小扇形上没有开栅孔，第4、第6个小扇形上开有栅孔，为了以下阐述工作原理的方便，这一组简称为特殊组。除这一组外，其它的各组，第1、第2、第3、第4、第5个小扇形上没有开栅孔，第6个小扇形上开有栅孔，同样，为了以下阐述工作原理的方便，这些组简称为普通组。与码盘的创新设计相对应，狭缝盘有三个狭缝：狭缝A、狭缝B、狭缝C，且它们沿同一个圆周的方向排列；圆周的半径和码盘的单码道的半径相等；狭缝A与狭缝B之间、狭缝B与狭缝C之间的间隔等于码盘上一个小扇形的角宽。例如与码盘图1对应的狭缝盘如图2所示。

本技术方案的工作原理分两部分进行阐述，第一部分是计数和辨向的工作原理，第二部分是回零的工作原理。工作时码盘转动，狭缝盘不动，下面对照图1和图2进行说明。