[发明专利]一种基于机械齿轮组计圈数的多圈编码转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种机电一体化技术领域，特别是一种基于机械齿轮组计圈数的多圈编码转换器。

背景技术

旋转编码器是用来检测角度、位置、速度和加速度的传感器，适用于各种自动化控制系统，主要应用于电梯、数控机床、机械、电力、水利、轨道交通、风电、雷达、卫星等领域。

旋转编码器的技术优势集中在工业发达的欧美，首推德国，其海德汉、倍加福等品牌的旋转编码器占领了绝大部分高端市场，产品主要以多圈旋转编码器为主，亚洲的日韩主要生产小型的旋转编码器，国内限于制造加工工艺及需求，多数厂家仅作代理，少数厂家能够生产低端增量旋转编码器。

目前欧美自动化市场的发展已经非常成熟，旋转编码器产品的市场增长率不会很大，而我国作为发展中国家，工业自动化的可发展性要比欧美地区高很多，旋转编码器的增长市场主要集中在发展中国家。旋转编码器产品按照信号和原理分类，一般分为增量型和绝对型两种，我国市场销售的旋转编码器以增量型为主，占60%，绝对型占40%。主要是由于目前我国自动化水平较低，增量旋转编码器基本能够满足目前大部分工作场合要求，而且增量旋转编码器多年前已实现了国产化，价格优势明显。绝对旋转编码器产品应用比例偏低，主要是由于国内旋转编码器厂商目前仍无法完全跨越产品研发的技术门槛，生产的绝对旋转编码器产品型号少、产量低、价格高、产品性能较差，客户满意度也较差等，这些直接影响了绝对旋转编码器在我国市场应用比例，同时绝对旋转编码器受到信号协议专利因素等限制，国外生产企业如海德汉等，因为拥有较强的技术优势，行业垄断地位不容易被撼动。国内企业也因为技术优势差距较大，开发出具有专利优势的多圈绝对型产品需要较长时间。但随着我国自动化水平不断提高，各个行业都在寻求通过技术改革和产品更新换代来提高产品的附加值，终端行业工作精度要求不断提高，绝对旋转编码器的需求量越来越大。随着绝对旋转编码器国产化程度的提高，价格有所回落，绝对旋转编码器的市场占有率有较大提高。

多圈编码转换电路是多圈绝对旋转编码器的关键技术，是在单圈编码基础上再增加圈数的编码电路，以扩大旋转编码器的测量范围，使旋转编码器的每一个位置实现编码唯一性和不重复性，目前国内多圈编码转换电路多采用电子数据存储器来计圈数，通过软件计算圈数，存储器记忆圈数，这种方法优点是存储圈数简单，圈数可以是无限，断电后可以恢复断电时的信息，但缺点也比较明显，无法记忆断电后运行的圈数，在具有惯性的系统，容易造成断电后记忆圈数不准。国内也有少数生产厂商采用机械计圈数，由于受旋转编码器外型尺寸的限制和技术水平的限制，一般最多只能实现8位圈数的记忆。因此，这极大地限制了多圈绝对旋转编码器的应用范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种能准确记忆圈数，不受断电的影响的基于机械齿轮组计圈数的多圈编码转换器。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种基于机械齿轮组计圈数的多圈编码转换器，其特点是：包括可编程控制器和1～8组光电转换机构，每组光电转换机构包括一个中间传动齿轮、三个发光二极管和与发光二极管一一对应的三个光敏三极管，发光二极管与光敏三极管分设在传动齿轮两侧，在中间传动齿轮的盘面上开有透光槽，透光槽包括同心设置的内环槽和外环槽，内环槽为两段对称设置的90°扇形槽，外环槽为180°半圆形槽，位于外环槽同侧的内环槽的中心与外环槽的中心及传动齿轮的中心三点共一线，所述发光二极管中，其中的两个发光二极管分别设置在外环槽及与外环槽同侧的内环槽的中心处，另一个发光二极管设置在外环槽的端部，可编程控制器发出的控制信号MUX（2..0）经过3-8译码器电路与发光二极管相接并点亮三个发光二极管，中间传动齿轮转动，光敏三极管接收通过透光槽的光线，并将1～8组信号C(2..0)传入可编程控制器进行信号处理，转换成2～16位二进制格雷码多圈编码信号。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方法来进一步实现，所述光电转换机构按顺序排列，前一级光电转换机构的中间传动齿轮的转速与下一能光电转换机构的中间齿轮的转速比为4：1.

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方法来进一步实现，三个光敏三极管感应出8个不同状态，输出8个区间DATA(2..0)信号。