[发明专利]齿轮式编码器

说明书

本发明提供一种齿轮式编码器，包括：读数头和齿轮，读数头包括对应于齿轮的Z区域的第一磁传感器，第一磁传感器的内部分别包括以两排上下对齐排布的四组磁感元件，每两个磁感元件组成一个半桥，第一磁传感器的模数为齿轮的模数的1.5～2.5倍，第一磁传感器内部的四组磁感元件以P/2的距离等间距排列，使组成半桥的两个磁感元件的相位相差180°，P为齿轮的齿距。本发明能够滤除背景噪声，提高Z信号的信噪比，便于有用信号的提取。

技术领域

本发明涉及编码器技术领域，特别涉及一种齿轮式编码器。

背景技术

齿轮式编码器由导磁材料制成的齿轮和读数头组成，读数头包括与齿轮模数对应的磁传感器和磁块。为得到强度均匀、方向统一的空间磁场，磁传感器需要最大限度地安装于磁块的表面中心位置，磁传感器接收磁块产生的磁场，磁传感器中心正对与齿轮径向侧方的某处，根据磁阻效应，在齿轮转动时会改变磁传感器所处位置的磁场方向，使磁传感器输出规律变化的电信号，齿轮作为信号的调制盘，在转动时改变了磁块的空间磁场的磁力线走向，磁传感器接收到的磁场方向发生变化，输出信号发生变化，产生与齿轮的齿顶和齿底形成对应关系的电信号。

齿轮式编码器的结构如图1所示，齿轮分为AB区域和Z区域，通过两个磁传感器分别对应AB区域和Z区域，两个磁传感器均输出两路差分信号，与AB区域对应的磁传感器输出的两路差分信号分别为A信号和B信号，与Z区域对应的磁传感器输出的两路差分信号，只取一路作为Z信号。

磁传感器的内部结构如图2所示，磁传感器的内部排列有八个磁感元件R1-R8，R1-R8分成上下两排对齐排列，上下两个磁感元件为一组，四组磁感元件以齿间距P/4的距离等距排列，R1-R8的阻值随着外界磁场的变化而变化。纵向两个磁感元件为一组，即R1和R3、R2和R4、R5和R7、R6和R8在相同的位置，感受相同的磁场。3、4引脚分别接电源和地线，1、2、5、6分别输出V1+、V2+、V1-、V2-信号，V1+与V1-差分形成一路差分信号，V2+与V2-差分形成另一路差分信号。

R1-R4及R5-R8分别以惠斯通电桥排列，如图3所示，R1和R3在同一位置感受相同的磁场，R1和R4组成半桥，当R1增大ΔR时，R4减小ΔR，当R2增大ΔR时，R3减小ΔR。R5-R8同理可得。ΔR满足在一个齿周期内呈正弦变化，则有：

ΔR＝RKsinα；

V₊-V_-＝KsinαV_CC。

Z信号如图4所示，由于Z信号中杂波过多，导致背景噪声过大，信噪比很低，很难提取到有用信号。因此，有必要提供一种能够提高Z信号信噪比的齿轮式编码器。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种齿轮式编码器，通过去除Z相信号的背景噪声，以提高信噪比，更有利于有用信号的提取。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供一种齿轮式编码器，包括读数头和齿轮，读数头包括对应于齿轮的Z区域的第一磁传感器，第一磁传感器的内部包括以两排上下对齐排布的四组磁感元件，每两个磁感元件组成一个半桥，第一磁传感器的模数为齿轮的模数的1.5～2.5倍，第一磁传感器内部的四组磁感元件以P/2的距离等间距排列，使组成半桥的两个磁感元件的相位相差180°，P为齿轮的齿距。

优选地，读数头还包括对应于齿轮的AB区域的第二磁传感器，第二磁传感器的模数与所述齿轮的模数相同。

优选地，第一磁传感器和第二磁传感器的感应区域中心线分别正对齿轮的半径延长线，且第一磁传感器在水平方向上与第二磁传感器偏移mπ/4距离，m为齿轮的模数。