專(zhuān)利名稱(chēng)：多路絕對(duì)式軸角傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多路絕對(duì)式軸角傳感器，具體為利用同一個(gè)光電軸角傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多路電氣獨(dú)立的軸角信號(hào)采集，屬傳感器行業(yè)光電傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
軸角傳感器是控制系統(tǒng)中常用的傳感器設(shè)備。實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常需要解決控制系統(tǒng)中多個(gè)子系統(tǒng)(如顯示子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、報(bào)警子系統(tǒng)等)或多個(gè)不同控制系統(tǒng)需要同一個(gè)軸角信號(hào)的問(wèn)題，即同軸多路軸角信號(hào)采集問(wèn)題。針對(duì)該問(wèn)題，一種解決方法是所有子系統(tǒng)共用一個(gè)軸角傳感器輸出的角度信號(hào)，該方法的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、成本低，缺點(diǎn)是系統(tǒng)的可靠性較低，因?yàn)楫?dāng)軸角傳感器出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)導(dǎo)致所有系統(tǒng)不能正常工作；另一種解決方法是采用多個(gè)軸角傳感器獨(dú)立完成各系統(tǒng)的軸角信號(hào)采集，該方法的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)的可靠性高，其缺點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試難度大、成本高。船舶自動(dòng)操舵儀控制系統(tǒng)中的舵葉角度信號(hào)的采集是一個(gè)典型的同軸多路軸角信號(hào)采集問(wèn)題。船舶自動(dòng)操舵儀控制系統(tǒng)中的多個(gè)子系統(tǒng)(控制、顯示、報(bào)警等)均需要舵葉角度信號(hào)，舵葉角度信號(hào)采集由安裝舵角傳感器的舵角反饋機(jī)構(gòu)完成，為保證船舶自動(dòng)操舵儀的可靠性，操舵儀中要求具備兩套完全獨(dú)立的控制系統(tǒng)和一套獨(dú)立的舵角復(fù)示系統(tǒng)， 因此舵角反饋機(jī)構(gòu)中通常安裝有兩個(gè)相互獨(dú)立的舵角傳感器和一個(gè)獨(dú)立的舵角復(fù)示傳感器。根據(jù)《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》(GJB5743-94)要求，這三個(gè)舵角傳感器在電氣上必須完全獨(dú)立，其公共部分只能是機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。目前常見(jiàn)的舵角傳感器及信號(hào)反饋輸出機(jī)構(gòu)，主要采用自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、電位器和絕對(duì)式光電編碼器作為角度傳感器。采用自整角機(jī)或旋轉(zhuǎn)變壓器作為角度傳感器的主要缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)多路舵角信號(hào)測(cè)量時(shí)需多個(gè)電機(jī)，因此機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且將其輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為舵角數(shù)字量時(shí)需采用專(zhuān)用的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利《高精度CMOS集成電路自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)》(申請(qǐng)?zhí)?00810023441.8申請(qǐng)日2008-04-14)所采用的方案，其不足之處主要是成本高。采用電位器作為角度傳感器的主要缺點(diǎn)同樣是實(shí)現(xiàn)多路舵角信號(hào)測(cè)量時(shí)需多個(gè)電位器，因此機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高，并且電位器存在機(jī)械磨損，長(zhǎng)期使用后，其電氣特性會(huì)出現(xiàn)較大變化，進(jìn)而影響角度測(cè)量的線(xiàn)性度、靈敏度和準(zhǔn)確性。光電編碼器是目前采用較多的一種非接觸式角度測(cè)量方法，其優(yōu)點(diǎn)是使用壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。其主要缺點(diǎn)為(1)已有的絕對(duì)式光電編碼器通常只能完成單路軸角信號(hào)采集，如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利 《一種絕對(duì)式光電軸角編碼器精碼信號(hào)幅值自動(dòng)調(diào)整方法》(申請(qǐng)?zhí)?00910218058.2申請(qǐng)日2009-12-22)、《絕對(duì)式軸角編碼器設(shè)計(jì)方法及編碼器》(申請(qǐng)?zhí)?0107279.6申請(qǐng)日 1990-08-25)及實(shí)用新型專(zhuān)利《密窄碼道絕對(duì)式軸角光電編碼器》(申請(qǐng)?zhí)?00420025915. X申請(qǐng)日2004-04-01 )、《模塊化高位單圈絕對(duì)式光電編碼器》(申請(qǐng)?zhí)?00520140334. 5 申請(qǐng)日2005-12-21)，因此采用常見(jiàn)絕對(duì)式光電編碼器作為船舶舵角傳感器，需要多個(gè)光電編碼器，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本高。(2)另一方面，常見(jiàn)的光電編碼器通常采用光學(xué)玻璃制作碼盤(pán)，如實(shí)用新型專(zhuān)利 《密窄碼道絕對(duì)式軸角光電編碼器》所公開(kāi)的碼盤(pán)等，玻璃碼盤(pán)的不足之處是抗震性能差。針對(duì)船舶自動(dòng)操舵儀控制系統(tǒng)中涉及的同軸多路軸角信號(hào)采集，給出一種利用一個(gè)軸角傳感器實(shí)現(xiàn)多路電氣獨(dú)立的軸角信號(hào)采集裝置，既符合《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》要求，又可顯著的降低軸角傳感器設(shè)備成本和機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，而且提高了系統(tǒng)的可靠性，無(wú)疑是非常必要的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)背景技術(shù)所述不足，提供一種多路絕對(duì)式軸角傳感器， 利用一個(gè)機(jī)械式光柵碼盤(pán)實(shí)現(xiàn)多路電氣獨(dú)立的軸角信號(hào)采集，提供多路電氣獨(dú)立的絕對(duì)式角度信號(hào)，并能夠?qū)崿F(xiàn)各軸角信號(hào)采集通道輸出的角度值相同，具有制造成本低、機(jī)械結(jié)構(gòu)和裝調(diào)工藝簡(jiǎn)單、可靠性高等特點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是多路絕對(duì)式軸角傳感器，包括紅外光發(fā)射裝置、光柵碼盤(pán)裝置、紅外光接收裝置、轉(zhuǎn)角輸出裝置、電源及信號(hào)輸出裝置，其特征在于所述的光柵碼盤(pán)裝置是一個(gè)機(jī)械式的與軸角同步的旋轉(zhuǎn)碼盤(pán)，有至少二路相互獨(dú)立的紅外光發(fā)射裝置、 紅外光接收裝置及轉(zhuǎn)角輸出裝置；紅外光發(fā)射裝置位于所述的旋轉(zhuǎn)碼盤(pán)一側(cè)，紅外光接收裝置及轉(zhuǎn)角輸出裝置對(duì)稱(chēng)的位于所述的旋轉(zhuǎn)碼盤(pán)的另一側(cè)。其有益效果是多路紅外光發(fā)射裝置、紅外光接收裝置及轉(zhuǎn)角輸出裝置，通過(guò)旋轉(zhuǎn)碼盤(pán)進(jìn)行軸角信號(hào)的發(fā)射與接收，實(shí)現(xiàn)軸角信號(hào)的多路獨(dú)立采集及輸出，克服了常規(guī)的軸角信號(hào)采集方法需要多個(gè)光電編碼器或多個(gè)自整角機(jī)和復(fù)雜的齒輪裝置的不足，簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，降低了軸角信號(hào)采集的硬件成本。如上所述的多路絕對(duì)式軸角傳感器，其特征在于所述的光柵碼盤(pán)裝置包括光柵碼盤(pán)和主軸，所述的主軸包括上主軸和下主軸，所述的下主軸上有一個(gè)圓形托盤(pán)，所述的圓形托盤(pán)中間沿軸線(xiàn)方向上有一個(gè)螺桿；所述的上主軸上有一個(gè)圓形壓盤(pán)，所述的圓形壓盤(pán)中間沿軸線(xiàn)方向上有一個(gè)螺孔；所述的光柵碼盤(pán)位于圓形托盤(pán)和圓形壓盤(pán)之間，通過(guò)下主軸圓形托盤(pán)上的螺桿與上主軸圓形壓盤(pán)的螺孔螺旋壓接緊固，還有一個(gè)鎖緊螺母將螺桿鎖緊。如上所述的多路絕對(duì)式軸角傳感器，其特征在于所述的光柵碼盤(pán)是由高透光性的附銅環(huán)氧玻璃纖維板材通過(guò)腐蝕加工工藝制成的同心的圓弧形碼道，圓弧形碼道上被腐蝕掉附銅膜的區(qū)域?yàn)橥腹鈪^(qū)域，保留附銅的區(qū)域?yàn)椴煌腹鈪^(qū)域。其有益效果是紅外光發(fā)射與接收裝置可通過(guò)各碼道中的透光或不透光區(qū)域，完成同盤(pán)多路角度信號(hào)采集時(shí)的紅外光發(fā)射與接收，配合轉(zhuǎn)角輸出裝置上的接收電路完成同盤(pán)多路軸角信號(hào)采集。本實(shí)用新型的有益效果是⑴采用光電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了軸角信號(hào)的無(wú)接觸測(cè)量，傳感器在使用過(guò)程中無(wú)機(jī)械磨損，具有可靠性高，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。⑵采用一個(gè)光電碼盤(pán)實(shí)現(xiàn)了軸角信號(hào)的同盤(pán)多路采集，簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，顯著降低了軸角信號(hào)采集的硬件成本。⑶采用絕對(duì)式編碼方式采集軸角信號(hào)，與增量式編碼方式相比，該傳感器的輸出不受斷電影響，可隨時(shí)提供軸角信號(hào)的準(zhǔn)確值，無(wú)積累誤差，抗干擾能力強(qiáng)。⑷光柵碼盤(pán)采用高透光性的附銅環(huán)氧玻璃纖維材料通過(guò)腐蝕加工工藝制成，克服了玻璃光柵碼盤(pán)易碎的缺點(diǎn)，提高了裝置的抗震性。

附圖1為多路絕對(duì)式軸角傳感器總體結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為多路絕對(duì)式軸角傳感器構(gòu)造圖；附圖3為同盤(pán)兩路軸角采集示意圖；附圖4為同盤(pán)兩路軸角采集的原理結(jié)構(gòu)圖；附圖5為同盤(pán)兩路軸角采集的光柵碼盤(pán)的碼道圖；附圖6為同盤(pán)四路軸角采集示意圖；附圖7為同盤(pán)四路軸角采集的光柵碼盤(pán)的碼道圖；附圖8為同盤(pán)η路軸角采集原理示意圖；附圖9為同盤(pán)η路軸角采集通道原理結(jié)構(gòu)圖；附圖10為同盤(pán)η路軸角采集通道中的程序流程圖。
具體實(shí)施方式
附圖中的標(biāo)記附圖1中，S—紅外光發(fā)射裝置，R—紅外光接收及軸角輸出裝置，D—光柵碼盤(pán)裝置。附圖2中，Dl—下主軸，D2—上主軸，D3—光柵碼盤(pán)，D4—緊固螺絲；Ε1、Ε2—半圓形隔板，Ε3、Ε4—緊固螺絲；Rl—紅外光接收電路板，R2—透光隔板，R3—滾珠軸承，R4—軸承壓板，R5—軸承安裝板；Sl—紅外光發(fā)射電路板，S2—透光隔板，S3—滾珠軸承，S4—軸承壓板，S5—軸承安裝板。附圖3中，S11、S12—紅外光發(fā)射器件，Rll、R12—紅外光接收器件。附圖4中，R15、R22—電源電路，R16、R19—整形電路，R17、R20—處理電路，R18、 R21—輸出電路。附圖5中，030、031、032、033—光柵碼盤(pán)上的碼道。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明參照附圖1，本實(shí)用新型的多路絕對(duì)式軸角傳感器裝置由紅外光接收裝置及軸角輸出裝置R、光柵碼盤(pán)裝置D和紅外光發(fā)射裝置S構(gòu)成，所述紅外光發(fā)射裝置S輸出的紅外光經(jīng)光柵碼盤(pán)裝置D后被紅外光接收裝置及轉(zhuǎn)角輸出裝置R接收，紅外光接收裝置及轉(zhuǎn)角輸出裝置R接收到紅外光信號(hào)后解算得到光柵碼盤(pán)裝置D當(dāng)前的轉(zhuǎn)角位置，并向外部接口輸出光柵碼盤(pán)裝置D的絕對(duì)角度值。紅外光發(fā)射裝置S的電源由紅外光接收裝置及轉(zhuǎn)角輸出裝置R提供。參見(jiàn)附圖2，光柵碼盤(pán)裝置D由一個(gè)下主軸D1，一個(gè)上主軸D2，一個(gè)光柵碼盤(pán)片D3 和一個(gè)緊固螺絲D4相互緊固構(gòu)成。下主軸Dl上加工有一個(gè)圓形托盤(pán)，在該托盤(pán)中間沿軸線(xiàn)方向加工有一個(gè)螺桿，上主軸D2上加工有一個(gè)圓形壓盤(pán)，該圓形壓盤(pán)中間沿軸線(xiàn)方向加工有一個(gè)螺孔。將光柵碼盤(pán)D3置于圓形托盤(pán)和圓形壓盤(pán)之間，將下主軸上Dl的螺桿旋入上主軸D2的螺孔中，緊固后光柵碼盤(pán)D3和上下主軸被固聯(lián)在一起，然后再用一個(gè)鎖緊螺母 D4將螺桿鎖緊。光柵碼盤(pán)D采用高透光性的附銅環(huán)氧玻璃纖維材料，通過(guò)腐蝕加工工藝制成的同心的圓弧形碼道，圓弧形碼道上被腐蝕掉附銅膜的區(qū)域?yàn)橥腹鈪^(qū)域，保留附銅的區(qū)域?yàn)椴煌腹鈪^(qū)域。參見(jiàn)附圖2，紅外光發(fā)射裝置S由一個(gè)紅外光發(fā)射電路板Si，一個(gè)透光隔板S2，一個(gè)滾珠軸承S3，一個(gè)軸承壓板S4，一個(gè)軸承安裝板S5構(gòu)成。各部分通過(guò)4個(gè)緊固螺絲E4 緊固在一起，其中滾珠軸承S3鑲嵌在軸承安裝板S5中，用于支撐光柵碼盤(pán)的下主軸Dl。參見(jiàn)附圖2，紅外光接收裝置及軸角輸出裝置R由一個(gè)紅外光接收電路板R1，透光隔板R2，一個(gè)滾珠軸承R3，一個(gè)軸承壓板R4，一個(gè)軸承安裝板R5構(gòu)成；各部分通過(guò)另外4 個(gè)緊固螺絲E4緊固在一起，其中滾珠軸承R3鑲嵌在軸承安裝板R5中，用于支撐光柵碼盤(pán)的上主軸D2。上述透光隔板S2和R2的功能是增加紅外光發(fā)射裝置S和軸角輸出裝置R的強(qiáng)度，其在紅外光經(jīng)過(guò)的地方加工了細(xì)縫，該細(xì)縫在透光的同時(shí)也用于限制光線(xiàn)的發(fā)散角，避免產(chǎn)生誤碼。參見(jiàn)附圖2，在紅外光接收及軸角輸出裝置R與紅外光發(fā)射裝置S之間安裝有兩個(gè)半圓形隔板El和E2，其功能是在裝置R和S之間形成一個(gè)可供光柵碼盤(pán)D3自由轉(zhuǎn)動(dòng)的空間。參見(jiàn)附圖2，將紅外光接收裝置及軸角輸出裝置R、紅外光發(fā)射裝置S和光柵碼盤(pán)裝置D三部分通過(guò)緊固螺絲E3緊固在一起。緊固螺絲E3的另一個(gè)功能是為紅外光發(fā)射裝置S提供電源，外部電源首先連接到紅外光接收及軸角輸出裝置R后，然后通過(guò)緊固螺絲E3 為紅外光發(fā)射裝置S提供電源，緊固螺絲E3是導(dǎo)電性能良好的銅螺絲。參見(jiàn)附圖3，為本實(shí)用新型實(shí)施例之一的軸角采集示意圖，該實(shí)施例為同盤(pán)兩路軸角采集。其包含有兩組紅外光發(fā)射和接收器件，其中，紅外光發(fā)射器件Sll和接收器件Rll 位于光柵碼盤(pán)的0°位置，紅外光發(fā)射器件S12和接收器件R12位于光柵碼盤(pán)的180°位置，外部旋轉(zhuǎn)軸與光柵碼盤(pán)D3固聯(lián)在一起，當(dāng)外部旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)光柵碼盤(pán)D3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 兩組紅外光發(fā)射和接收器件分別獨(dú)立完成光柵碼盤(pán)軸角值的采集。參見(jiàn)附圖4，為本實(shí)用新型實(shí)施例光電工作原理，圖中兩組光電軸角采集電路A和 B完全獨(dú)立，兩組紅外光發(fā)射器件Sll和S12安裝在紅外光發(fā)射電路板Sl上，相互之間相差180° ；紅外光接收器件Rll和R12安裝在紅外光接收電路板Rl上，該電路板上包含有兩路獨(dú)立的電源電路R15和R22、整形電路R16和R19，處理電路R17和R20，輸出電路R18 和 R21。上述紅外光發(fā)射器件為IR91_21B，紅外光接收器件為PT91_21B。整形電路R16和 R19采用斯密特觸發(fā)器40106芯片對(duì)紅外光接收器件Rl 1和R12輸出的信號(hào)進(jìn)行整形處理。 電源電路采用直流電源模塊MS05提供5V電源，該電源模塊的輸入電壓范圍為18V至36V。本實(shí)施例中的光柵碼盤(pán)采用格雷(Gray)編碼方式的碼道，設(shè)計(jì)的碼道將360度軸角分為雙份，雙=3-2·^,其中》力碼道數(shù)。本實(shí)施例以10碼道為例進(jìn)行說(shuō)明，設(shè)計(jì)的碼道結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖5，自圓心向外分別為碼道D30、D31"*D39，其將360度軸角分為768份，圖中黑色部分為透光區(qū)域，白色區(qū)域?yàn)椴煌腹鈪^(qū)域，圓心黑色部分為圓形開(kāi)孔，該孔用于安裝旋轉(zhuǎn)軸。為實(shí)現(xiàn)同盤(pán)兩路軸角采集，并
6且保證每路軸角采集得到的軸角值相同，需設(shè)計(jì)相應(yīng)信號(hào)處理電路與圖5所示光柵碼盤(pán)相配合。參見(jiàn)附圖4，兩個(gè)相互獨(dú)立的光電軸角采集電路在空間上相差180°，因此紅外光接收器件Rll和R12輸出的軸角信號(hào)必然不同，為使兩組光電軸角采集電路輸出的軸角信號(hào)相同，需對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。參見(jiàn)附圖5光柵碼盤(pán)的碼道結(jié)構(gòu)，在0°和180°位置根據(jù)碼盤(pán)遮光和透光區(qū)域的不同采集軸角碼值時(shí)，具有如下特點(diǎn)(1)在0°和180°位置讀取D30碼道的碼值相反；(2)在0°位置讀取D31碼道的碼值和在180°位置讀取D32碼道的碼值相反；(3)在0°和180°位置讀取D33碼道的碼值相反；(4)在0°和180°位置讀取的其它碼道的碼值相同；參見(jiàn)附圖4，設(shè)計(jì)軸角采集通道A安裝在光柵碼盤(pán)的0°位置，軸角采集通道B安裝在光柵碼盤(pán)的180°位置。由內(nèi)圈至外圈依次定義各采集通道中紅外光接收器件輸出的信號(hào)分別為A0, A1-A9和B0, B1-B9,各通道接口電路輸出的信號(hào)為S0, S1-Sgo根據(jù)上述碼值采樣的特點(diǎn)，信號(hào)經(jīng)整形電路R16和R19處理后，在信號(hào)處理電路R17和R20中采用邏輯門(mén)電路芯片74HC04完成如下邏輯，可以保證各軸角信號(hào)采集通道輸出的碼值相同。A通道中邏輯關(guān)系為S0 =A05S1=A1^S3 =A2lS3 =A3, S4 =A4iS5 =A5, S6 =A6tS7 =A7^Sb =AaiS9 =Ali
B通道中邏輯關(guān)系為
S0 = B0, S1= B23S2 = B|,S3 = Bs, S4 = B4lS5 = B5,Se = B6,S7 = B7lSg = Bs,Sg = Bs輸出電路R18和R21可根據(jù)需要設(shè)計(jì)為串行、并行和總線(xiàn)方式輸出。串行和總線(xiàn)信號(hào)一般采用CPU將信號(hào)進(jìn)行處理然后再輸出，并行信號(hào)輸出可采用芯片74HC573作為并口輸出器件。參見(jiàn)附圖6，是本實(shí)用新型實(shí)施例之二軸角采集示意圖，該實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了同盤(pán)四路軸角采集。其包含有四組紅外光發(fā)射和接收器件(A、B、X、Y)，其中，紅外光發(fā)射器件Sll和接收器件Rl 1位于光柵碼盤(pán)的0°位置，紅外光發(fā)射器件S12和接收器件R12位于光柵碼盤(pán)的90°位置，紅外光發(fā)射器件S13和接收器件R13位于光柵碼盤(pán)的180°位置，紅外光發(fā)射器件S14和接收器件R14位于光柵碼盤(pán)的270°位置，外部旋轉(zhuǎn)軸與光柵碼盤(pán)D3固聯(lián)在一起，當(dāng)外部旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)光柵碼盤(pán)D3轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)四組紅外光發(fā)射和接收器件分別獨(dú)立完成光柵碼盤(pán)軸角值的采集。實(shí)施例二中的光柵碼盤(pán)采用格雷(Gray)編碼方式的碼道，設(shè)計(jì)的碼道將360°軸角分為Ji份，犮=2a，其中，《為碼道數(shù)。實(shí)施例二以10碼道為例進(jìn)行說(shuō)明，設(shè)計(jì)的碼道結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖7，其將360°軸角分為 IOM份。為實(shí)現(xiàn)同盤(pán)四路軸角采集，并且保證每路軸角采集得到的軸角值相同，需設(shè)計(jì)相應(yīng)信號(hào)處理電路與附圖7所示光柵碼盤(pán)相配合。參見(jiàn)附圖6，四個(gè)相互獨(dú)立的光電軸角采集電路在空間上相差90°，因此各采集通道中紅外光接收器件輸出的軸角信號(hào)必然不同，為使四組光電軸角采集電路輸出的軸角信號(hào)相同，需對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。參見(jiàn)附圖7中光柵碼盤(pán)的碼道結(jié)構(gòu)，在0°、90°、180°、270°位置根據(jù)碼盤(pán)遮光和透光區(qū)域的不同采集軸角碼值時(shí)，具有如下特點(diǎn)(1)在0°和180°位置讀取D30和D31碼道的碼值相反；(2)在90°和270°位置讀取D30和D31碼道的碼值相反；(3)在0°位置讀取D30碼道的碼值和在270°位置讀取D31碼道的碼值相同；(4)在0°和270°位置讀取D32碼道的碼值相反；(5)在0°、90°、180°和270°位置讀取其它碼道的碼值相同；設(shè)計(jì)軸角采集通道A安裝在光柵碼盤(pán)的0°位置，軸角采集通道B安裝在光柵碼盤(pán)的180°位置，軸角采集通道X安裝在光柵碼盤(pán)的270°位置，軸角采集通道Y安裝在光柵碼盤(pán)的90°位置。由內(nèi)圈至外圈依次定義各通道中紅外光接收器件輸出的信號(hào)分別為Ap A1-A9 ；B0,B1-B9 ；X0^X1-X9 ；YQ、Yr··Y9,各通道接口電路輸出的信號(hào)為SqjS1至Sgo根據(jù)上述碼值采樣的特點(diǎn)，信號(hào)經(jīng)整形電路處理后，在信號(hào)處理電路中采用邏輯門(mén)電路74HC04完成如下邏輯，可以保證各軸角信號(hào)采集通道輸出的碼值相同。A通道中邏輯關(guān)系為
權(quán)利要求1.多路絕對(duì)式軸角傳感器，包括紅外光發(fā)射裝置、光柵碼盤(pán)裝置、紅外光接收裝置、轉(zhuǎn)角輸出裝置、電源及信號(hào)輸出裝置，其特征在于所述的光柵碼盤(pán)裝置是一個(gè)機(jī)械式的與軸角同步的旋轉(zhuǎn)碼盤(pán)，有至少二路相互獨(dú)立的紅外光發(fā)射裝置、紅外光接收裝置及轉(zhuǎn)角輸出裝置；紅外光發(fā)射裝置位于所述的旋轉(zhuǎn)碼盤(pán)一側(cè)，紅外光接收裝置及轉(zhuǎn)角輸出裝置對(duì)稱(chēng)的位于所述的旋轉(zhuǎn)碼盤(pán)的另一側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的多路絕對(duì)式軸角傳感器，其特征在于所述的光柵碼盤(pán)裝置包括光柵碼盤(pán)和主軸，所述的主軸包括上主軸和下主軸，所述的下主軸上有一個(gè)圓形托盤(pán)，所述的圓形托盤(pán)中間沿軸線(xiàn)方向上有一個(gè)螺桿；所述的上主軸上有一個(gè)圓形壓盤(pán)，所述的圓形壓盤(pán)中間沿軸線(xiàn)方向上有一個(gè)螺孔；所述的光柵碼盤(pán)位于圓形托盤(pán)和圓形壓盤(pán)之間，通過(guò)下主軸圓形托盤(pán)上的螺桿與上主軸圓形壓盤(pán)的螺孔螺旋壓接緊固，還有一個(gè)鎖緊螺母將螺桿鎖緊。
3.如權(quán)利要求1所述的多路絕對(duì)式軸角傳感器，其特征在于所述的光柵碼盤(pán)是由高透光性的附銅環(huán)氧玻璃纖維板材通過(guò)腐蝕加工工藝制成的同心的圓弧形碼道，圓弧形碼道上被腐蝕掉附銅膜的區(qū)域?yàn)橥腹鈪^(qū)域，保留附銅的區(qū)域?yàn)椴煌腹鈪^(qū)域。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多路絕對(duì)式軸角傳感器，利用一個(gè)機(jī)械式光柵碼盤(pán)實(shí)現(xiàn)多路電氣獨(dú)立的軸角信號(hào)采集，提供多路電氣獨(dú)立的絕對(duì)式角度信號(hào)，并能夠?qū)崿F(xiàn)各軸角信號(hào)采集通道輸出的角度值相同，具有制造成本低、機(jī)械結(jié)構(gòu)和裝調(diào)工藝簡(jiǎn)單、可靠性高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B11/26GK202274864SQ20112035233
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者習(xí)喜龍, 劉勇, 周崗, 李文魁, 王度橋, 陳永冰, 陳陽(yáng) 申請(qǐng)人:海軍工程大學(xué)