專利名稱：高精度旋轉編碼器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高精度旋轉編碼器，特別是一種基于霍爾效應磁電感應原
理，采用磁感應器件作為感應器的高精度旋轉編碼器，屬于機電設備技術領域。
背景技術：
旋轉編碼器是一種用于測量物體旋轉速度或角速度的測量裝置，也稱為碼盤。目
前，旋轉編碼器廣泛用于各種自動控制、測量領域，如機械制造、船舶、紡織、印刷、航空、軍
工、汽車制造、試驗機、電梯、化工、電梯等，是一種應用范圍很廣的機電裝置。 目前旋轉編碼器的感應器部分一般有光電感應式和電刷開關式兩種感應形式。 光電感應式感應器一般由光源和光敏元件構成。在光源與光敏元件之間設置有一
個刻有環(huán)形通、暗的刻線的光擋板。當光源與光敏元件之間隨著待測旋轉物體相對旋轉時，
光敏元件隨著透過該光擋板明暗變化的光線產(chǎn)生相應的電信號，從而對待測旋轉物體的旋
轉速度進行計算。這種光電感應式感應器雖然測量精度可以做的很高。但是，它的問題在
于其測量精度有賴于光源與光敏元件之間的相對位置關系足夠理想。在工業(yè)應用時，往往
會由于待測機械的設備磨損等原因最終影響到其測量精度。
電刷開關式感應器由一個間隔刻有導電區(qū)和絕緣區(qū)的旋轉盤構成。感應器的感應
電路與該旋轉盤相接觸，通過與旋轉盤的導通、關斷次數(shù)計算待測旋轉物體的旋轉速度。但
是，這種感應器由于收到旋轉盤刻線工藝的限制，其測量精度往往也很難做到較高。
因此，為了提高旋轉編碼器感應器的感應精度和測量的穩(wěn)定性，我們有必要設計
一種采用其他形式感應器的旋轉編碼器。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種基于霍爾效應磁電 感應原理，采用磁感應器件作為感應器的高精度旋轉編碼器。 本實用新型的目的是通過下述技術方案予以實現(xiàn)的 高精度旋轉編碼器，其特征在于包括霍爾感應器、信號放大與轉換電路、數(shù)字 信號處理器、程序存儲器和輸出信號轉換接口 ； 所述霍爾感應器設置于待檢測物體處，隨著待檢測物體旋轉而產(chǎn)生電信號；該信 號放大與轉換電路與霍爾感應器電連接，將所述電信號放大并轉換成數(shù)字信號；該信號放 大與轉換電路與數(shù)字信號處理器相連接，將轉換后的數(shù)字信號發(fā)送至數(shù)字信號處理器；該 數(shù)字信號處理器與所述程序存儲器相連，調(diào)用在程序存儲器中所存儲的計算程序來處理所 述數(shù)字信號，以計算待測物體的旋轉速度；所述數(shù)字信號處理器的輸出端與輸出信號轉換 接口相連。 所述霍爾感應器由一對發(fā)送和接收感應器構成；該霍爾發(fā)送感應器與待測旋轉物 體相連接，隨該物體而旋轉；該霍爾接收感應器與所述信號放大與轉換電路相固定；該霍 爾發(fā)送感應器隨著待測物體旋轉而相對該霍爾接收感應器運動，從而使霍爾接收感應器產(chǎn)生相應的電信號。 所述輸出信號轉換接口為同步串行接口 、增量電路接口 、脈寬調(diào)制接口 、雙向同步 串行接口 、串行外設接口 、數(shù)模轉換接口中的一種或是幾種的并聯(lián)組合。 本實用新型的有益效果是該高精度旋轉編碼器由于采用了基于霍爾效應進行感 應測量的霍爾感應器，提高了編碼器的測量精度及測量穩(wěn)定性。

圖1為高精度旋轉編碼器的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。 如前所述，現(xiàn)有作為旋轉編碼器感應器的光電感應式感應器和電刷開關式感應器 都存在著測量精度無法保證的問題。而本實用新型則是設計采用電磁性元器件，通過霍爾 效應來實現(xiàn)編碼器的感應器，從而提高旋轉編碼器的測量精度。所謂霍爾效應是指磁場作 用于載流金屬導體、半導體中的載流子時，會產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。在實際應用中， 可以利用這一物理現(xiàn)象測量該載流金屬導體或半導體的移動速度。本實用新型即是利用基 于霍爾效應原理的電磁性元器件作為感應器，對待測物體的旋轉速度進行測量。 圖1為該高精度旋轉編碼器的結構示意圖。該高精度旋轉編碼器包括霍爾感應 器1、信號放大與轉換電路2、數(shù)字信號處理器3、程序存儲器4和輸出信號轉換接口 5。 所述霍爾感應器1由一對發(fā)送和接收感應器構成。該霍爾發(fā)送感應器11與待測 旋轉物體相連接，隨該物體而旋轉。該霍爾接收感應器12與編碼器的主體相固定。該霍爾 發(fā)送感應器11隨著待測物體旋轉而相對該霍爾接收感應器12運動，從而使霍爾接收感應 器12產(chǎn)生相應的電信號。該信號放大與轉換電路2與霍爾接收感應器12電連接，將其所 產(chǎn)生的電信號放大并轉換成數(shù)字信號。該信號放大與轉換電路2與數(shù)字信號處理器3相連 接，將轉換后的數(shù)字信號發(fā)送至數(shù)字信號處理器3。該數(shù)字信號處理器3為旋轉編碼器的核 心數(shù)據(jù)處理器。該數(shù)字信號處理器3與所述程序存儲器4相連，調(diào)用在程序存儲器4中所 存儲的計算程序來處理由信號放大與轉換電路2發(fā)送來的數(shù)字信號，以計算待測物體的旋 轉速度。所述數(shù)字信號處理器3的輸出端與輸出信號轉換接口5相連。所述輸出信號轉換 接口 5用于將數(shù)字信號處理器3的計算結果轉換為后級所連接部件所需的信號格式進行輸 出。 所述輸出信號轉換接口 5具體可以為同步串行接口、增量電路接口、脈寬調(diào)制接 口 、雙向同步串行接口 、串行外設接口 、數(shù)模轉換接口中的一種或是幾種的并聯(lián)組合。 上述結構的高精度旋轉編碼器主要特別在于采用霍爾感應器作為編碼器的感應 器。由于，霍爾感應器是基于霍爾效應的電磁感應進行空間位置測量的，因此相對于對于感 應器的發(fā)送接收裝置的相對位置要求不會像光電感應器那么高，也就消除了光電感應式旋 轉編碼器那種因長期使用而影響測量精度的可能。另一方面，霍爾感應器的測量原理由于 是基于霍爾效應實現(xiàn)的，因此其測量精度自然會高于電刷開關式旋轉編碼器這種物理開關 式的測量方式。同時，由于霍爾感應器僅需要一對永磁鐵即能實現(xiàn)其測量功能，因此相比于 現(xiàn)有旋轉編碼器的感應器可以做的更為小巧，以適合于不同工控環(huán)境的應用。
權利要求高精度旋轉編碼器，其特征在于包括霍爾感應器、信號放大與轉換電路、數(shù)字信號處理器、程序存儲器和輸出信號轉換接口；所述霍爾感應器設置于待檢測物體處，隨著待檢測物體旋轉而產(chǎn)生電信號；該信號放大與轉換電路與霍爾感應器電連接，將所述電信號放大并轉換成數(shù)字信號；該信號放大與轉換電路與數(shù)字信號處理器相連接，將轉換后的數(shù)字信號發(fā)送至數(shù)字信號處理器；該數(shù)字信號處理器與所述程序存儲器相連，調(diào)用在程序存儲器中所存儲的計算程序來處理所述數(shù)字信號，以計算待測物體的旋轉速度；所述數(shù)字信號處理器的輸出端與輸出信號轉換接口相連。
2. 如權利要求1所述的高精度旋轉編碼器，其特征在于所述霍爾感應器由一對發(fā)送 和接收感應器構成；該霍爾發(fā)送感應器與待測旋轉物體相連接，隨該物體而旋轉；該霍爾 接收感應器與所述信號放大與轉換電路相固定；該霍爾發(fā)送感應器隨著待測物體旋轉而相 對該霍爾接收感應器運動，從而使霍爾接收感應器產(chǎn)生相應的電信號。
3. 如權利要求1所述的高精度旋轉編碼器，其特征在于所述輸出信號轉換接口為同 步串行接口 、增量電路接口 、脈寬調(diào)制接口 、雙向同步串行接口 、串行外設接口 、數(shù)模轉換接 口中的一種或是幾種的并聯(lián)組合。
專利摘要本實用新型提供了一種高精度旋轉編碼器，包括霍爾感應器、信號放大與轉換電路、數(shù)字信號處理器、程序存儲器和輸出信號轉換接口；所述霍爾感應器設置于待檢測物體處，隨著待檢測物體旋轉而產(chǎn)生電信號；該信號放大與轉換電路與霍爾感應器電連接，將所述電信號放大并轉換成數(shù)字信號；該信號放大與轉換電路與數(shù)字信號處理器相連接，將轉換后的數(shù)字信號發(fā)送至數(shù)字信號處理器；該數(shù)字信號處理器與所述程序存儲器相連，調(diào)用在程序存儲器中所存儲的計算程序來處理所述數(shù)字信號，以計算待測物體的旋轉速度；所述數(shù)字信號處理器的輸出端與輸出信號轉換接口相連。該高精度旋轉編碼器由于采用了霍爾感應器，提高了編碼器的測量精度及測量穩(wěn)定性。
文檔編號G01P3/44GK201463910SQ20092010867
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權日2009年6月1日
發(fā)明者李新華 申請人:李新華