一種基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器及制備方法，它包括定子、轉(zhuǎn)子、主軸、信號解碼板、外罩等，它是以定子本體作為基座，通過在定子本體上的直角槽內(nèi)嵌有定子軸承，定子軸承端蓋將定子軸承在定子本體內(nèi)壓牢，定子本體、定子軸承、定子軸承端蓋共同構(gòu)成定子組件，將定子組件一起套在主軸上；在轉(zhuǎn)子本體的中間內(nèi)壁的直角槽內(nèi)嵌有轉(zhuǎn)子軸承，轉(zhuǎn)子軸承端蓋將轉(zhuǎn)子軸承在轉(zhuǎn)子本體內(nèi)壓牢，轉(zhuǎn)子本體、轉(zhuǎn)子軸承、轉(zhuǎn)子軸承端蓋共同構(gòu)成轉(zhuǎn)子組件；在轉(zhuǎn)子本體外設(shè)有外罩，將解碼板固定在外罩上，從外罩的側(cè)壁引出與連解碼板連接的電纜。本發(fā)明將徹底解決傳統(tǒng)圓感應(yīng)同步器安裝困難的缺陷，同時還具有系統(tǒng)集成度、密封性好、抗電磁干擾能力強等優(yōu)點。
【專利說明】
一種基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及角度傳感器，尤其是涉及一種基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]角度編碼器是一種角度傳感器，它是一種整裝式的結(jié)構(gòu)，其工作軸與被測旋轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)被測旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時將帶動編碼器的工作軸轉(zhuǎn)動，編碼器將輸出與當(dāng)前轉(zhuǎn)角對應(yīng)的角度值，它可以應(yīng)用在機床、轉(zhuǎn)臺、天線雷達、經(jīng)瑋儀、分度頭等旋轉(zhuǎn)設(shè)備中對當(dāng)前旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角進行測量，在國內(nèi)銷售編碼器的廠家很多，但高精度編碼器廠商主要是德國海德漢公司，該公司生產(chǎn)的編碼器精度可達到±2〃。
[0003]德國海德漢公司的編碼器實現(xiàn)原理是基于光電技術(shù)，其內(nèi)部的光學(xué)傳感元件是通過在光學(xué)玻璃上腐蝕出不同碼道而實現(xiàn)的，光學(xué)傳感元件由光學(xué)玻璃制成，在上面刻有許多同心碼道，每個碼道上都有按一定規(guī)律排列的透光和不透光部分，光學(xué)傳感元件安裝在編碼器的工作軸上并隨工作軸旋轉(zhuǎn)，安裝在固定位置上的光源發(fā)光投射在光學(xué)傳感元件上，透過亮區(qū)的光經(jīng)過狹縫后由光敏元件接受，光敏元件的排列與碼道一一對應(yīng)，對于亮區(qū)和暗區(qū)的光敏元件輸出的信號，前者為“I”，后者為“O”，當(dāng)光學(xué)傳感元件旋轉(zhuǎn)在不同位置時，光敏元件輸出信號的組合反映出一定規(guī)律的數(shù)字量，代表了軸的角位移。
[0004]這類編碼器由于其內(nèi)部的傳感元件為光學(xué)玻璃，這使得其環(huán)境適應(yīng)性較差，當(dāng)溫濕度變化較大所產(chǎn)生的霧氣將阻隔光的路傳輸，或周圍振動強烈時又易導(dǎo)致玻璃碎裂，這都會使得廣品失效。
[0005]圓感應(yīng)同步器是一種電磁感應(yīng)位置檢測元件，由定子、轉(zhuǎn)子兩個分部件組成，通過定子、轉(zhuǎn)子多極平面繞組的互感隨位置變化的電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)高精度角度測量(優(yōu)于±2〃)。且圓感應(yīng)同步器是一種以金屬為基體的傳感元件，從而使得基于它的整個測角系統(tǒng)具有極高的可靠性，基于圓感應(yīng)同步器的高精度測角系統(tǒng)及編碼器的特性主要體現(xiàn)在如下幾個方面:
(1)、測角精度高，可達到土2〃 (峰峰值4〃 );
(2)、對溫度的影響不敏感，可在-55°—+100°的溫度范圍內(nèi)工作；
(3 )、耐強沖擊，振動；
(4)、耐真空，可在I X 10-3Pa的真空環(huán)境下正常工作；
(5 )、耐油、液體、灰塵、污垢、鹽霧等。
[0006]圓感應(yīng)同步器分為定子和轉(zhuǎn)子兩部分，其中定子安裝在固定體上，轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)軸上，對轉(zhuǎn)子施加激勵信號，定子將感應(yīng)出兩相的正、余弦信號，工作過程中轉(zhuǎn)軸帶動轉(zhuǎn)子使得轉(zhuǎn)子與定子產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)運動，定子感應(yīng)出的兩相正、余弦信號也會隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而發(fā)生有規(guī)律的變化，通過監(jiān)測、解算這兩路信號來實現(xiàn)角度測量的目的。
[0007]傳統(tǒng)圓感應(yīng)同步器定子、轉(zhuǎn)子為分離式的，其中轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)軸上，定子安裝在固定臺體上，作為一種高精度測角元件，對定子、轉(zhuǎn)子的安裝條件要求非常高，通常定子、轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)軸的同軸度要求在0.005mm以內(nèi)，垂直度要求在0.02mm以內(nèi)，定子、轉(zhuǎn)子的氣隙需控制在0.018±0.002mm的范圍內(nèi)，因而圓感應(yīng)同步器的安裝對于很多用戶來說是一個不小的困難，且這種分裝式的圓感應(yīng)同步器需匹配后續(xù)的前置放大電路、濾波及解碼電路，這使得整個系統(tǒng)分散、集成度不高，應(yīng)用不便利。
[0008]綜上所述，圓感應(yīng)同步器安裝困難的問題是制約其得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素，若此問題得到解決，圓感應(yīng)同步器的高精度測角特性將能得到充分發(fā)揮，從而更可靠、廣泛地應(yīng)用在各軍、民領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的第一個目的在于提供一種系統(tǒng)集成度、密封性好、抗電磁干擾能力強的基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器。
[0010]本發(fā)明的第二個目的在于提供一種基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器的制備方法。[0011 ]本發(fā)明的第一個目的是這樣實現(xiàn)的:
一種基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器，包括由定子本體、定子軸承、定子軸承端蓋、主軸、轉(zhuǎn)子本體、轉(zhuǎn)子軸承、轉(zhuǎn)子軸承端蓋、轉(zhuǎn)子墊圈、轉(zhuǎn)子旋蓋、解碼板、外罩、電纜、定子金屬繞組和轉(zhuǎn)子金屬繞組構(gòu)成的角度編碼器，在定子本體的上表面固定有定子絕緣層，在定子絕緣層上固定有環(huán)狀的定子金屬繞組，在轉(zhuǎn)子本體的下表面固定有與定子絕緣層位置對應(yīng)的轉(zhuǎn)子絕緣層，在轉(zhuǎn)子絕緣層上固定有環(huán)狀的轉(zhuǎn)子金屬繞組，定子金屬繞組與轉(zhuǎn)子金屬繞組相對放置，定子金屬繞組和轉(zhuǎn)子金屬繞組均與主軸垂直;特征是:在環(huán)形的定子本體的中間內(nèi)壁設(shè)有一個90度的直角槽，在直角槽內(nèi)嵌有定子軸承，定子軸承端蓋將定子軸承在定子本體內(nèi)壓牢，定子本體、定子軸承、定子軸承端蓋共同構(gòu)成定子組件，定子組件套在主軸的下方，在定子軸承上面的內(nèi)圈放置有轉(zhuǎn)子墊圈；在環(huán)形的轉(zhuǎn)子本體的中間內(nèi)壁設(shè)有一個90度的直角槽，在直角槽內(nèi)嵌有轉(zhuǎn)子軸承，轉(zhuǎn)子軸承端蓋將轉(zhuǎn)子軸承在轉(zhuǎn)子本體內(nèi)壓牢，轉(zhuǎn)子本體、轉(zhuǎn)子軸承、轉(zhuǎn)子軸承端蓋共同構(gòu)成轉(zhuǎn)子組件;在轉(zhuǎn)子本體外設(shè)有外罩，外罩與定子本體一齊將轉(zhuǎn)子本體、轉(zhuǎn)子旋蓋、轉(zhuǎn)子墊圈、定子金屬繞組和轉(zhuǎn)子金屬繞封裝起來，在外罩的內(nèi)壁上、轉(zhuǎn)子本體的上方固定有解碼板，解碼板分為六個單元，分別為:電源轉(zhuǎn)換單元、激勵信號單元、信號調(diào)理單元、軸角轉(zhuǎn)換單元、通信單元和控制處理單元，從外罩的側(cè)壁引出與解碼板連接的電纜。
[0012]在轉(zhuǎn)子金屬繞組中設(shè)有若干根轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體，各根轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體通過轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體內(nèi)端部與轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體外端部連接而成轉(zhuǎn)子金屬繞組，連續(xù)的轉(zhuǎn)子金屬繞組從轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體的兩個末端引出導(dǎo)線作為轉(zhuǎn)子的激勵輸入端；
定子金屬繞組由分段的2K個導(dǎo)體組構(gòu)成，2K個導(dǎo)體組分別屬于SIN相和COS相，每相各有K個導(dǎo)體組，SIN相導(dǎo)體組和COS相導(dǎo)體組相隔排列，即與每個SIN相導(dǎo)體組相鄰的導(dǎo)體組都為COS相導(dǎo)體組，與每個COS相導(dǎo)體組相鄰的導(dǎo)體組都為SIN相導(dǎo)體組;每個導(dǎo)體組中設(shè)有M根定子有效導(dǎo)體，每根定子有效導(dǎo)體通過定子有效導(dǎo)體內(nèi)端部與定子有效導(dǎo)體外端部連接而成，其中K、M均為正整數(shù);屬于同相的各組導(dǎo)體組從每個導(dǎo)體組中的兩個末端引出導(dǎo)線串聯(lián)聯(lián)接，聯(lián)接后SIN相將引出SIN+、SIN-的差分信號，COS相將引出C0S+、C0S-的差分信號。
[0013]轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體和定子有效導(dǎo)體均呈輻射狀放置。
[0014]一種基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器的制備方法，特征是:具體步驟如下: A、在定子本體上車出用于裝配軸承的定子本體軸向定位面和定子本體徑向定位面，其中定子本體軸向定位面相對于主軸軸垂線的垂直度<0.0 Imm，定子本體徑向定位面與軸承裝配間隙為O?0.005_;在轉(zhuǎn)子本體上車出用于裝配軸承的轉(zhuǎn)子本體軸向定位面和轉(zhuǎn)子本體徑向定位面，其中轉(zhuǎn)子本體軸向定位面相對于主軸軸垂線的垂直度< 0.0 Imm，轉(zhuǎn)子本體徑向定位面與軸承裝配間隙為O?0.005mm；
B、在主軸上磨出用于裝配軸承的主軸軸向定位面和主軸徑向定位面，其中主軸軸向定位面相對于主軸軸垂線的垂直度彡0.0 1mm，主軸徑向定位面與軸承裝配間隙為O?
0.005mm,再車出與轉(zhuǎn)子旋蓋配合的螺紋；
C、在轉(zhuǎn)子旋蓋上車出與主軸配合的螺紋，轉(zhuǎn)子旋蓋的下底面相對于主軸軸垂線的垂直度 <0.0lmm;
D、用protel電路設(shè)計軟件設(shè)計解碼板，此解碼板電路分為五個單元，分別為:電源轉(zhuǎn)換單元、激勵信號單元、信號調(diào)理單元、軸角轉(zhuǎn)換單元、通信單元，其中電源單元是將輸入的+24V電壓轉(zhuǎn)換為±15V，激勵信號單元是實現(xiàn)1KHz的交流信號用于驅(qū)動圓感應(yīng)同步器工作，信號調(diào)理單元是對圓感應(yīng)同步器感應(yīng)輸出的信號進行放大、濾波，解碼單元是對放大濾波后的SIN、C0S信號進行轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)數(shù)字量的角度值，通信單元是將數(shù)字量的角度值以一定的通信協(xié)議發(fā)送出去；
設(shè)計好的電路板交由專業(yè)的印刷電路板廠商進行制作，制作的工藝參數(shù)為:FR-4環(huán)氧樹脂、1.6mm板厚，綠色阻焊層，35um厚的銅膜導(dǎo)線；
E、以定子本體作為基座，隨后將軸承嵌入到定子本體內(nèi)，再通過軸承端蓋將軸承在定子本體內(nèi)壓牢，形成定子本體、軸承、軸承端蓋的一個組件；以轉(zhuǎn)子本體作為基座，隨后將軸承嵌入到轉(zhuǎn)子本體內(nèi)，再通過軸承端蓋將軸承在轉(zhuǎn)子本體內(nèi)壓牢，形成轉(zhuǎn)子本體、軸承、軸承端蓋的一個組件；
F、將定子組件套在主軸上，在定子軸承上放置轉(zhuǎn)子墊圈，隨后再將轉(zhuǎn)子組件套進主軸，轉(zhuǎn)子組件由轉(zhuǎn)子旋蓋壓緊，將解碼板固定在外罩的內(nèi)壁、轉(zhuǎn)子本體的上方；
G、將解碼板的激磁輸出正端與定子本體的激磁輸入正端通過導(dǎo)線相連，將解碼板的激磁輸出負(fù)端與定子本體的激磁輸入負(fù)端通過導(dǎo)線相連;將定子本體的SIN+輸出端與解碼板的SIN+輸入端通過導(dǎo)線相連，將定子本體的SIN—輸出端與解碼板的SIN—輸入端通過導(dǎo)線相連，將定子本體的COS+輸出端與解碼板的COS+輸入端通過導(dǎo)線相連，將定子本體的COS-輸出端與解碼板的COS-輸入端通過導(dǎo)線相連；
H、解碼板的電源輸入端與+24V電源相連，電源地端與地相連，信號輸出端為RS422+，信號輸出端為RS422 —，它們作為一對差分信號將當(dāng)前角度值以RS422的格式輸出，完成此制備工序后即實現(xiàn)了基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器制作。
[0015]本發(fā)明通過對引出的連接電纜向解碼板供電，解碼板將產(chǎn)生交流激勵信號驅(qū)動圓感應(yīng)同步器工作，定子金屬繞組感應(yīng)出與當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角度成一定對應(yīng)關(guān)系的交流電信號，此交流電信號由解碼板進行信號調(diào)理、解算出當(dāng)前的角度值，隨后通過連接電纜向外傳輸，整個基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器內(nèi)的定子本體、轉(zhuǎn)子本體、解碼板均由外罩密封，因此，本發(fā)明將徹底解決傳統(tǒng)圓感應(yīng)同步器安裝困難的缺陷，同時還具有系統(tǒng)集成度、密封性好、抗電磁干擾能力強等諸多優(yōu)點。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為定子本體的示意圖；
圖3為轉(zhuǎn)子本體的示意圖；
圖4為主軸的示意圖；
圖5為轉(zhuǎn)子旋蓋的示意圖；
圖6為定子本體接線端子的示意圖；
圖7為解碼板接線端子的示意圖；
圖8為轉(zhuǎn)子金屬繞組的示意圖；
圖9為定子金屬繞組的示意圖；
圖10為解碼板的電路方框圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合實施例并對照附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0018]—種基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器，包括由定子本體1、定子軸承2、定子軸承端蓋3、主軸4、轉(zhuǎn)子本體5、轉(zhuǎn)子軸承6、轉(zhuǎn)子軸承端蓋7、轉(zhuǎn)子墊圈8、轉(zhuǎn)子旋蓋9、解碼板10、夕卜罩U、電纜12、轉(zhuǎn)子金屬繞組13和定子金屬繞組14構(gòu)成的角度編碼器，在定子本體I的上表面固定有定子絕緣層，在定子絕緣層上固定有環(huán)狀的定子金屬繞組14，在轉(zhuǎn)子本體5的下表面固定有與定子絕緣層位置對應(yīng)的轉(zhuǎn)子絕緣層，在轉(zhuǎn)子絕緣層上固定有環(huán)狀的轉(zhuǎn)子金屬繞組13，定子金屬繞組14與轉(zhuǎn)子金屬繞組13相對放置，定子金屬繞組14和轉(zhuǎn)子金屬繞組13均與主軸4垂直;在環(huán)形的定子本體I的中間內(nèi)壁設(shè)有一個90度的直角槽，在直角槽內(nèi)嵌有定子軸承2，定子軸承端蓋3將定子軸承2在定子本體I內(nèi)壓牢，定子本體1、定子軸承2、定子軸承端蓋3共同構(gòu)成定子組件，定子組件套在主軸4的下方，在定子軸承2上面的內(nèi)圈放置有轉(zhuǎn)子墊圈8;在環(huán)形的轉(zhuǎn)子本體5的中間內(nèi)壁設(shè)有一個90度的直角槽，在直角槽內(nèi)嵌有轉(zhuǎn)子軸承6，轉(zhuǎn)子軸承端蓋7將轉(zhuǎn)子軸承6在轉(zhuǎn)子本體5內(nèi)壓牢，轉(zhuǎn)子本體5、轉(zhuǎn)子軸承6、轉(zhuǎn)子軸承端蓋7共同構(gòu)成轉(zhuǎn)子組件;在定子本體I外設(shè)有外罩11，外罩11與定子本體I一齊將轉(zhuǎn)子本體5、轉(zhuǎn)子旋蓋9、轉(zhuǎn)子墊圈8、定子金屬繞組14和轉(zhuǎn)子金屬繞13封裝起來，在外罩11的內(nèi)壁上、轉(zhuǎn)子本體5的上方固定有解碼板10，解碼板10分為六個單元，分別為:電源轉(zhuǎn)換單元、激勵信號單元、信號調(diào)理單元、軸角轉(zhuǎn)換單元、通信單元，從外罩11的側(cè)壁引出與解碼板10連接的電纜
12ο
[0019]在轉(zhuǎn)子金屬繞組13中設(shè)有若干根轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體42，各根轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體42通過轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體內(nèi)端部40與轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體外端部41連接而成轉(zhuǎn)子金屬繞組13，連續(xù)的轉(zhuǎn)子金屬繞組13從轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體42的兩個末端43、44引出導(dǎo)線作為轉(zhuǎn)子的激勵輸入端；
定子金屬繞組14由分段的2Κ個導(dǎo)體組構(gòu)成，2Κ個導(dǎo)體組分別屬于SIN相和COS相，每相各有K個導(dǎo)體組，SIN相導(dǎo)體組和COS相導(dǎo)體組相隔排列，即與每個SIN相導(dǎo)體組相鄰的導(dǎo)體組都為COS相導(dǎo)體組，與每個COS相導(dǎo)體組相鄰的導(dǎo)體組都為SIN相導(dǎo)體組;每個導(dǎo)體組中設(shè)有M根定子有效導(dǎo)體47，每根定子有效導(dǎo)體47通過定子有效導(dǎo)體內(nèi)端部45與定子有效導(dǎo)體外端部46連接而成，其中Κ、Μ均為正整數(shù);屬于同相的各組導(dǎo)體組從每個導(dǎo)體組中的兩個末端48、49引出導(dǎo)線串聯(lián)聯(lián)接，聯(lián)接后SIN相將引出SIN+、SIN-的差分信號，COS相將引出COS+、cos-的差分信號。
[0020]轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體42和定子有效導(dǎo)體47均呈輻射狀放置。
[0021]一種基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器的制備方法，具體步驟如下:
A、在定子本體上I車出用于裝配定子軸承2的定子本體軸向定位面16和定子本體徑向定位面15，其中定子本體軸向定位面16相對于主軸軸垂線50的垂直度<0.01mm，定子本體徑向定位面15與定子軸承2裝配間隙為O?0.005mm;
B、在主軸4上磨出用于裝配定子軸承2的主軸軸向定位面19和主軸徑向定位面20，其中主軸軸向定位面19相對于主軸軸垂線50的垂直度<0.01mm，主軸徑向定位面20與定子軸承
2裝配間隙為O?0.005mm,再車出與轉(zhuǎn)子旋蓋9配合的螺紋21 ；
C、在轉(zhuǎn)子旋蓋9上車出與主軸4配合的螺紋22，轉(zhuǎn)子旋蓋9的下底面23相對于主軸軸垂線50的垂直度彡0.0lmm;
D、用protel電路設(shè)計軟件設(shè)計解碼板10，此解碼板10分為五個單元，分別為:電源轉(zhuǎn)換單元、激勵信號單元、信號調(diào)理單元、軸角轉(zhuǎn)換單元、通信單元，其中電源單元是將輸入的+24V電壓轉(zhuǎn)換為±15V，激勵信號單元是實現(xiàn)1KHz的交流信號用于驅(qū)動圓感應(yīng)同步器工作，信號調(diào)理單元是對圓感應(yīng)同步器感應(yīng)輸出的信號進行放大、濾波，解碼單元是對放大濾波后的SIN、C0S信號進行轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)數(shù)字量的角度值，通信單元是將數(shù)字量的角度值以一定的通信協(xié)議發(fā)送出去；
設(shè)計好的電路板交由專業(yè)的印刷電路板廠商進行制作，制作的工藝參數(shù)為:FR-4環(huán)氧樹脂、1.6mm板厚，綠色阻焊層，35um厚的銅膜導(dǎo)線。
[0022]、以定子本體I作為基座，隨后將定子軸承2嵌入到定子本體I內(nèi)，再通過定子軸承端蓋3將定子軸承2在定子本體I內(nèi)壓牢，形成定子本體1、定子軸承2、定子軸承端蓋3的一個組件；以轉(zhuǎn)子本體5作為基座，隨后將轉(zhuǎn)子軸承6嵌入到轉(zhuǎn)子本體5內(nèi)，再通過轉(zhuǎn)子軸承端蓋7將轉(zhuǎn)子軸承6在轉(zhuǎn)子本體5內(nèi)壓牢，形成轉(zhuǎn)子本體5、轉(zhuǎn)子軸承6、轉(zhuǎn)子軸承端蓋7的一個組件；
F、將定子組件套在主軸4上，在定子軸承2上放置轉(zhuǎn)子墊圈8，隨后再將轉(zhuǎn)子組件套進主軸4，轉(zhuǎn)子組件由轉(zhuǎn)子旋蓋9壓緊，將解碼板1固定在外罩11的內(nèi)壁、轉(zhuǎn)子本體5的上方；
G、將解碼板10的激磁輸出正端34與定子本體I的激磁輸入正端28通過導(dǎo)線相連，將解碼板的激磁輸出負(fù)端35與定子本體I的激磁輸入負(fù)端29通過導(dǎo)線相連;將定子本體I的SIN+輸出端24與解碼板10的SIN+輸入端30通過導(dǎo)線相連，將定子本體I的SIN—輸出端25與解碼板10的SIN—輸入端31通過導(dǎo)線相連，將定子本體I的COS+輸出端26與解碼板10的COS+輸入端32通過導(dǎo)線相連，將定子本體I的⑶S-輸出端27與解碼板10的⑶S-輸入端33通過導(dǎo)線相連；
H、解碼板10的電源輸入端36與+24V電源相連，電源地端37與地相連，信號輸出端38為RS422+，信號輸出端39為RS422 —，它們作為一對差分信號將當(dāng)前角度值以RS422的格式輸出，完成此制備工序后即實現(xiàn)了基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器制作。
[0023]工作原理:
當(dāng)對解碼板1提供直流電壓+ 24V，在解碼板1內(nèi)部將轉(zhuǎn)換出實際用于解碼板1工作的± 15V電源，解碼板10產(chǎn)生交流激勵信號驅(qū)動圓感應(yīng)同步器工作，圓感應(yīng)同步器反饋出來的感應(yīng)信號經(jīng)解碼板10進行信號調(diào)理、解碼得出當(dāng)前角度值，并通過RS422串口向外發(fā)送。
【主權(quán)項】
1.一種基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器，包括由定子本體、定子軸承、定子軸承端蓋、主軸、轉(zhuǎn)子本體、轉(zhuǎn)子軸承、轉(zhuǎn)子軸承端蓋、轉(zhuǎn)子墊圈、轉(zhuǎn)子旋蓋、解碼板、外罩、電纜、定子金屬繞組和轉(zhuǎn)子金屬繞組構(gòu)成的角度編碼器，在定子本體的上表面固定有定子絕緣層，在定子絕緣層上固定有環(huán)狀的定子金屬繞組，在轉(zhuǎn)子本體的下表面固定有與定子絕緣層位置對應(yīng)的轉(zhuǎn)子絕緣層，在轉(zhuǎn)子絕緣層上固定有環(huán)狀的轉(zhuǎn)子金屬繞組，定子金屬繞組與轉(zhuǎn)子金屬繞組相對放置，定子金屬繞組和轉(zhuǎn)子金屬繞組均與主軸垂直;其特征在于:在環(huán)形的定子本體的中間內(nèi)壁設(shè)有一個90度的直角槽，在直角槽內(nèi)嵌有定子軸承，定子軸承端蓋將定子軸承在定子本體內(nèi)壓牢，定子本體、定子軸承、定子軸承端蓋共同構(gòu)成定子組件，定子組件套在主軸的下方，在定子軸承上面的內(nèi)圈放置有轉(zhuǎn)子墊圈；在環(huán)形的轉(zhuǎn)子本體的中間內(nèi)壁設(shè)有一個90度的直角槽，在直角槽內(nèi)嵌有轉(zhuǎn)子軸承，轉(zhuǎn)子軸承端蓋將轉(zhuǎn)子軸承在轉(zhuǎn)子本體內(nèi)壓牢，轉(zhuǎn)子本體、轉(zhuǎn)子軸承、轉(zhuǎn)子軸承端蓋共同構(gòu)成轉(zhuǎn)子組件;在轉(zhuǎn)子本體外設(shè)有外罩，外罩與定子本體一齊將轉(zhuǎn)子本體、轉(zhuǎn)子旋蓋、轉(zhuǎn)子墊圈、定子金屬繞組和轉(zhuǎn)子金屬繞封裝起來，在外罩的內(nèi)壁上、轉(zhuǎn)子本體的上方固定有解碼板，解碼板分為五個單元，分別為:電源轉(zhuǎn)換單元、激勵信號單元、信號調(diào)理單元、軸角轉(zhuǎn)換單元、通信單元和控制處理單元，從外罩的側(cè)壁引出與解碼板連接的電纜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器，其特征在于:在轉(zhuǎn)子金屬繞組中設(shè)有若干根轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體，各根轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體通過轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體內(nèi)端部與轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體外端部連接而成轉(zhuǎn)子金屬繞組，連續(xù)的轉(zhuǎn)子金屬繞組從轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體的兩個末端引出導(dǎo)線作為轉(zhuǎn)子的激勵輸入端。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器，其特征在于:定子金屬繞組由分段的2K個導(dǎo)體組構(gòu)成，2K個導(dǎo)體組分別屬于SIN相和COS相，每相各有K個導(dǎo)體組，SIN相導(dǎo)體組和COS相導(dǎo)體組相隔排列，即與每個SIN相導(dǎo)體組相鄰的導(dǎo)體組都為COS相導(dǎo)體組，與每個COS相導(dǎo)體組相鄰的導(dǎo)體組都為SIN相導(dǎo)體組;每個導(dǎo)體組中設(shè)有M根定子有效導(dǎo)體，每根定子有效導(dǎo)體通過定子有效導(dǎo)體內(nèi)端部與定子有效導(dǎo)體外端部連接而成，其中K、M均為正整數(shù);屬于同相的各組導(dǎo)體組從每個導(dǎo)體組中的兩個末端引出導(dǎo)線串聯(lián)聯(lián)接，聯(lián)接后SIN相將引出S IN+、S IN-的差分信號，COS相將引出COS+、COS-的差分信號。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器，其特征在于:轉(zhuǎn)子有效導(dǎo)體和定子有效導(dǎo)體均呈輻射狀放置。5.—種基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器的制備方法，其特征在于:具體步驟如下: A、在定子本體上車出用于裝配軸承的定子本體軸向定位面和定子本體徑向定位面，其中定子本體軸向定位面相對于主軸軸垂線的垂直度<0.0 Imm，定子本體徑向定位面與軸承裝配間隙為O?0.005_;在轉(zhuǎn)子本體上車出用于裝配軸承的轉(zhuǎn)子本體軸向定位面和轉(zhuǎn)子本體徑向定位面，其中轉(zhuǎn)子本體軸向定位面相對于主軸軸垂線的垂直度< 0.0 Imm，轉(zhuǎn)子本體徑向定位面與軸承裝配間隙為O?0.005mm； B、在主軸上磨出用于裝配軸承的主軸軸向定位面和主軸徑向定位面，其中主軸軸向定位面相對于主軸軸垂線的垂直度彡0.0 1mm，主軸徑向定位面與軸承裝配間隙為O?.0.005mm,再車出與轉(zhuǎn)子旋蓋配合的螺紋； C、在轉(zhuǎn)子旋蓋上車出與主軸配合的螺紋，轉(zhuǎn)子旋蓋的下底面相對于主軸軸垂線的垂直度 <0.0lmm; D、用protel電路設(shè)計軟件設(shè)計解碼板，此解碼板電路分為五個單元，分別為:電源轉(zhuǎn)換單元、激勵信號單元、信號調(diào)理單元、軸角轉(zhuǎn)換單元、通信單元，其中電源單元是將輸入的+24V電壓轉(zhuǎn)換為±15V，激勵信號單元是實現(xiàn)1KHz的交流信號用于驅(qū)動圓感應(yīng)同步器工作，信號調(diào)理單元是對圓感應(yīng)同步器感應(yīng)輸出的信號進行放大、濾波，解碼單元是對放大濾波后的SIN、C0S信號進行轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)數(shù)字量的角度值，通信單元是將數(shù)字量的角度值以一定的通信協(xié)議發(fā)送出去； 設(shè)計好的電路板交由專業(yè)的印刷電路板廠商進行制作，制作的工藝參數(shù)為:FR-4環(huán)氧樹脂、1.6mm板厚，綠色阻焊層，35um厚的銅膜導(dǎo)線； E、以定子本體作為基座，隨后將軸承嵌入到定子本體內(nèi)，再通過軸承端蓋將軸承在定子本體內(nèi)壓牢，形成定子本體、軸承、軸承端蓋的一個組件；以轉(zhuǎn)子本體作為基座，隨后將軸承嵌入到轉(zhuǎn)子本體內(nèi)，再通過軸承端蓋將軸承在轉(zhuǎn)子本體內(nèi)壓牢，形成轉(zhuǎn)子本體、軸承、軸承端蓋的一個組件； F、將定子組件套在主軸上，在定子軸承上放置轉(zhuǎn)子墊圈，隨后再將轉(zhuǎn)子組件套進主軸，轉(zhuǎn)子組件由轉(zhuǎn)子旋蓋壓緊，將解碼板固定在外罩的內(nèi)壁、轉(zhuǎn)子本體的上方； G、將解碼板的激磁輸出正端與定子本體的激磁輸入正端通過導(dǎo)線相連，將解碼板的激磁輸出負(fù)端與定子本體的激磁輸入負(fù)端通過導(dǎo)線相連;將定子本體的SIN+輸出端與解碼板的SIN+輸入端通過導(dǎo)線相連，將定子本體的SIN—輸出端與解碼板的SIN—輸入端通過導(dǎo)線相連，將定子本體的COS+輸出端與解碼板的COS+輸入端通過導(dǎo)線相連，將定子本體的COS-輸出端與解碼板的COS-輸入端通過導(dǎo)線相連； H、解碼板的電源輸入端與+24V電源相連，電源地端與地相連，信號輸出端為RS422+，信號輸出端為RS422 —，它們作為一對差分信號將當(dāng)前角度值以RS422的格式輸出，完成此制備工序后即實現(xiàn)了基于圓感應(yīng)同步器的角度編碼器制作。
【文檔編號】G01D5/244GK106017518SQ201610395904
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】婁敏, 李道權(quán), 林興顏, 周策, 王斌, 周萍, 周小全, 王智勇
【申請人】九江精達檢測技術(shù)有限公司