專利名稱：應用于伺服系統的磁光電編碼器的制作方法
技術領域：
本發明涉及旋轉位置編碼器，用于電機伺服系統等各種需要旋轉位置檢測的裝置。
背景技術：
絕對式光電編碼器作為位置反饋元件廣泛應用于電伺服系統中。它精度高、慣量小、穩定性好，能夠直接輸出數字量形式的絕對位置信息，與控制單元的連接簡單方便，已成為中小功率伺服系統使用的主流位置反饋元件。伺服系統中控制器無電時編碼器由電池供電，檢測并記錄在系統控制器不工作期間電機轉子位置的變化。由于編碼器由電源或電池供電時都使用同樣的光電檢測機構，這樣做存在的問題是電池耗電量大，更換周期短，經常更換比較麻煩。進一步分析發現編碼器由電池供電時的耗電量，一部分用于編碼器處理電路，另一部分用于發光元件。電路部分耗電量的減少已沒有太大的余地。至于用于發光元件發光的電量(通常是十至幾百mw)，如果能采用別的方法來實現，就可以在電池供電時發光元件不發光以減少耗電量。事實上，電池供電時的位置檢測不需要多么精確，原理上講只需要記錄下轉過的圈數、轉向就可以了。細致的位置信息可以在上電后由光電式絕對編碼器讀出。基于這樣的認識，可以采用簡易的磁性傳感單元作為電池供電時的位置檢測機構。
發明內容
為了克服現有技術的編碼器在電池供電時因電量消耗大需經常更換電池的缺陷，提供一種能減少電池供電時的耗電量的編碼器。本發明是通過下述方案予以實現的，一種應用于伺服系統的磁光電編碼器，它包括光電式絕對編碼器1、DSP處理器2、控制器供電電源5，它還包括加減計數器3、磁性傳感單元4、電池6、二極管D1和二極管D2，控制器供電電源5的正極輸出端接光電式絕對編碼器1的正極電源端和二極管D1的正極，控制器供電電源5的負極電源端接地，光電式絕對編碼器1的負極電源端接地，光電式絕對編碼器1的輸出端口連接DSP處理器2的一個輸入端口，二極管D1的負極連接二極管D2的負極、加減計數器3的正極電源端和磁性傳感單元4的正極電源端，加減計數器3的負極電源端接地，加減計數器3的輸出端口接DSP處理器2的另一個輸入端口，磁性傳感單元4的負極電源端接地，磁性傳感單元4的輸出端口連接加減計數器3的輸入端口，二極管D2的正極連接電池6的正極，電池6的負極接地。控制器供電電源供電時，光電式絕對編碼器由電源供電；由于電源電壓高于電池電壓，加減計數器與磁性傳感單元通過二極管D1由電源供電，電池不工作。DSP處理器讀出加減計數器的計數值以確定電池供電期間電機的轉動情況，隨后將加減計數器清零。電池供電時，加減計數器與磁性傳感單元通過二極管D2由電池供電，光電式絕對編碼器不工作，實現了能耗降低。磁性傳感單元檢測得到的電機轉動情況記錄在加減計數器中。用磁性傳感單元的好處是，永磁體不用通電，而且由于需要實現的功能簡單，相應的電路結構也簡單，所以耗電量較小，電池的使用時間得到顯著延長，因而不需要經常更換。本發明具有設計合理、工作可靠和適用性廣的優點。
圖1是本發明的結構示意圖，圖2是本發明的磁性傳感單元與加減計數器和DSP處理器連接的結構示意圖，圖3是磁敏芯片4-1和磁敏芯片4-2輸出的電壓信號的波形、相位對比示意圖。
具體實施例方式下面結合圖1和圖2具體說明本發明。它由光電式絕對編碼器1、DSP處理器2、控制器供電電源5、加減計數器3、磁性傳感單元4、電池6、二極管D1和二極管D2組成，控制器供電電源5的正極輸出端接光電式絕對編碼器1的正極電源端和二極管D1的正極，控制器供電電源5的負極電源端接地，光電式絕對編碼器1的負極電源端接地，光電式絕對編碼器1的輸出端口連接DSP處理器2的一個輸入端口，二極管D1的負極連接二極管D2的負極、加減計數器3的正極電源端和磁性傳感單元4的正極電源端，加減計數器3的負極電源端接地，加減計數器3的輸出端口接DSP處理器2的另一個輸入端口，磁性傳感單元4的負極電源端接地，磁性傳感單元4的輸出端口連接加減計數器3的輸入端口，二極管D2的正極連接電池6的正極，電池6的負極接地。磁性傳感單元4由磁敏芯片4-1、磁敏芯片4-2、信號放大電路4-3、電壓過零比較電路4-4、旋轉方向判定電路4-5和永磁體4-6組成，圓盤形的永磁體4-6的輪緣上被極化為兩兩相對的四個極，永磁體4-6的整周被定義為720度電角度，永磁體4-6上相鄰的N極和S極之間為180度電角度，永磁體4-6固定在伺服系統的電機軸7上并與電機同軸旋轉，磁敏芯片4-1和磁敏芯片4-2設置在與永磁體4-6的輪緣相對的位置，磁敏芯片4-1與磁敏芯片4-2的安裝位置在永磁體4-6的圓周上相差45度電角度，磁敏芯片4-1的輸出端連接信號放大電路4-3的一個輸入端，磁敏芯片4-2的輸出端連接信號放大電路4-3的另一個輸入端，信號放大電路4-3的一個輸出端連接電壓過零比較電路4-4的一個輸入端，信號放大電路4-3的另一個輸出端連接電壓過零比較電路4-4的另一個輸入端，電壓過零比較電路4-4的一個輸出端連接旋轉方向判定電路4-5的一個輸入端和加減計數器3的一個輸入端，電壓過零比較電路4-4的另一個輸出端連接旋轉方向判定電路4-5的另一個輸入端和加減計數器3的另一個輸入端，旋轉方向判定電路4-5的一個輸出端連接加減計數器3的再一個輸入端，旋轉方向判定電路4-5的另一個輸出端連接DSP處理器2的一個輸入端。如圖3所示，通過對磁敏芯片4-1和4-2所檢測到的電壓信號進行過零比較，能判定出電機軸的旋向和轉數。磁敏芯片4-1和4-2的型號同為HMC1501或HMC1512。
權利要求
1.一種應用于伺服系統的磁光電編碼器，它包括光電式絕對編碼器(1)、DSP處理器(2)、控制器供電電源(5)，其特征是它還包括加減計數器(3)、磁性傳感單元(4)、電池(6)、二極管(D1)和二極管(D2)，控制器供電電源(5)的正極輸出端接光電式絕對編碼器(1)的正極電源端和二極管(D1)的正極，控制器供電電源(5)的負極電源端接地，光電式絕對編碼器(1)的負極電源端接地，光電式絕對編碼器(1)的輸出端口連接DSP處理器(2)的一個輸入端口，二極管(D1)的負極連接二極管(D2)的負極、加減計數器(3)的正極電源端和磁性傳感單元(4)的正極電源端，加減計數器(3)的負極電源端接地，加減計數器(3)的輸出端口接DSP處理器(2)的另一個輸入端口，磁性傳感單元(4)的負極電源端接地，磁性傳感單元(4)的輸出端口連接加減計數器(3)的輸入端口，二極管(D2)的正極連接電池(6)的正極，電池(6)的負極接地。
2.根據權利要求1所述的應用于伺服系統的磁光電編碼器，其特征是磁性傳感單元(4)由磁敏芯片(4-1)、磁敏芯片(4-2)、信號放大電路(4-3)、電壓過零比較電路(4-4)、旋轉方向判定電路(4-5)和永磁體(4-6)組成，圓盤形的永磁體(4-6)的輪緣上被極化為兩兩相對的四個極，永磁體(4-6)的整周被定義為720度電角度，永磁體(4-6)上相鄰的N極和S極之間為180度電角度，永磁體(4-6)固定在伺服系統的電機軸(7)上并與電機同軸旋轉，磁敏芯片(4-1)和磁敏芯片(4-2)設置在與永磁體(4-6)的輪緣相對的位置，磁敏芯片(4-1)與磁敏芯片(4-2)的安裝位置在永磁體(4-6)的圓周上相差45度電角度，磁敏芯片(4-1)的輸出端連接信號放大電路(4-3)的一個輸入端，磁敏芯片(4-2)的輸出端連接信號放大電路(4-3)的另一個輸入端，信號放大電路(4-3)的一個輸出端連接電壓過零比較電路(4-4)的一個輸入端，信號放大電路(4-3)的另一個輸出端連接電壓過零比較電路(4-4)的另一個輸入端，電壓過零比較電路(4-4)的一個輸出端連接旋轉方向判定電路(4-5)的一個輸入端和加減計數器(3)的一個輸入端，電壓過零比較電路(4-4)的另一個輸出端連接旋轉方向判定電路(4-5)的另一個輸入端和加減計數器(3)的另一個輸入端，旋轉方向判定電路(4-5)的一個輸出端連接加減計數器(3)的再一個輸入端，旋轉方向判定電路(4-5)的另一個輸出端連接DSP處理器(2)的一個輸入端。
全文摘要
本發明公開旋轉位置編碼器——應用于伺服系統的磁光電編碼器。它包括光電式絕對編碼器(1)、DSP處理器(2)、控制器供電電源(5)，它還包括加減計數器(3)、磁性傳感單元(4)、電池(6)、二極管(D1)和二極管(D2)，二極管(D1)的負極連接二極管(D2)的負極、加減計數器(3)的正極電源端和磁性傳感單元(4)的正極電源端，電池供電時，光電式絕對編碼器不工作，磁性傳感單元檢測得到的電機轉動情況記錄在加減計數器中。磁性傳感單元的永磁體不用通電，電路結構也簡單，所以耗電量較小。本發明具有設計合理、工作可靠和適用性廣的優點。
文檔編號G01B11/00GK1514207SQ0313257
公開日2004年7月21日 申請日期2003年8月21日 優先權日2003年8月21日
發明者徐殿國, 史敬灼, 王衛, 劉漢奎, 馬洪飛, 貴獻國, 王毅 申請人:哈爾濱工業大學