本

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
是關(guān)于一種編碼器，且特別是關(guān)于一種可調(diào)式編碼器。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的編碼器架構(gòu)中，一種編碼器位置解析度規(guī)格對(duì)應(yīng)到一種特定的編碼器硬件結(jié)構(gòu)。舉例來說，解析度不同的光學(xué)式編碥器通常是配合不同的光柵實(shí)現(xiàn)。因此，編碼器組裝生產(chǎn)完成之后，也僅能符合特定的解析度規(guī)格應(yīng)用，無法在不重工的前提之下更改其解析度規(guī)格。

如此一來，終端使用者的應(yīng)用范圍便會(huì)受限，無法通過單一機(jī)種的編碼器同時(shí)使用于各種應(yīng)用中。因此，如何改善現(xiàn)有的編碼器，實(shí)為本領(lǐng)域重要的研究課題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型內(nèi)容的一態(tài)樣為一種編碼器。編碼器包含一刻度元件、一信號(hào)感測器、一信號(hào)處理器以及一開關(guān)。信號(hào)感測器用以根據(jù)信號(hào)感測器與刻度元件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，感測刻度元件的周期性的物理特性變化，以輸出一電信號(hào)。信號(hào)處理器電性連接于信號(hào)感測器用以根據(jù)電信號(hào)計(jì)算并輸出一位置信號(hào)。開關(guān)電性連接于信號(hào)處理器，用以于多個(gè)開關(guān)位置之間切換。信號(hào)處理器讀取開關(guān)位置，以根據(jù)開關(guān)位置輸出相應(yīng)的位置信號(hào)。

上述的編碼器，其中，該刻度元件包含一磁氣式刻度元件、一光學(xué)式刻度元件或一影像式刻度元件。

上述的編碼器，其中，該磁氣式刻度元件包含至少一磁極對(duì)。

上述的編碼器，其中，該光學(xué)式刻度元件包含一旋轉(zhuǎn)型碼盤，該信號(hào)感測器與該旋轉(zhuǎn)型碼盤之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

上述的編碼器，其中，該光學(xué)式刻度元件包含一直線型線性尺，該信號(hào)感測器與該直線型線性尺之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)。

上述的編碼器，其中，該開關(guān)包含一轉(zhuǎn)動(dòng)式開關(guān)、一刻度式開關(guān)或一滑動(dòng)式開關(guān)。

上述的編碼器，其中，該信號(hào)處理器根據(jù)該開關(guān)位置選擇性地輸出A/B 相信號(hào)、Z相零點(diǎn)位置信號(hào)，或U/V/W三相信號(hào)作為該位置信號(hào)。

上述的編碼器，其中，該信號(hào)處理器根據(jù)該開關(guān)位置調(diào)整其輸出的該位置信號(hào)中該A/B相信號(hào)的解析度、該Z相零點(diǎn)位置信號(hào)的輸出型式、該Z相零點(diǎn)位置信號(hào)的寬度、該Z相零點(diǎn)位置信號(hào)與該A/B相信號(hào)的相位關(guān)系，或該 U/V/W三相信號(hào)的周期數(shù)。

上述的編碼器，其中，當(dāng)該開關(guān)位置處于一零點(diǎn)設(shè)定位置時(shí)，該信號(hào)處理器用以設(shè)定零點(diǎn)位置。

上述的編碼器，其中，更包含：

一外殼，其中該開關(guān)的一調(diào)整鈕露出于該外殼；

一電路板，其中該信號(hào)感測器、該信號(hào)處理單元與該開關(guān)設(shè)置于該電路板上；以及

一填充膠體，該填充膠體將該電路板包覆并將該電路板與該外殼粘合固定。

本實(shí)用新型內(nèi)容的另一態(tài)樣為一種編碼器。編碼器包含一刻度元件、一信號(hào)感測電路包含信號(hào)感測器以及第一信號(hào)處理器、第二信號(hào)處理器以及一開關(guān)。信號(hào)感測器用以根據(jù)信號(hào)感測器與刻度元件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，感測該刻度元件的周期性的物理特性變化，以輸出一電信號(hào)。第一信號(hào)處理器電性連接于信號(hào)感測器。開關(guān)用以于多個(gè)位置之間切換。第二信號(hào)處理器電性連接于開關(guān)與第一信號(hào)處理器，用以讀取開關(guān)位置以輸出一通訊信號(hào)至第一信號(hào)處理器，使得第一信號(hào)處理器根據(jù)電信號(hào)與通訊信號(hào)計(jì)算并輸出相應(yīng)于開關(guān)位置的一位置信號(hào)。

上述的編碼器，其中，該刻度元件包含一磁氣式刻度元件、一光學(xué)式刻度元件或一影像式刻度元件。

上述的編碼器，其中，該磁氣式刻度元件包含至少一磁極對(duì)。

上述的編碼器，其中，該光學(xué)式刻度元件包含一旋轉(zhuǎn)型碼盤，該信號(hào)感測器與該旋轉(zhuǎn)型碼盤之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

上述的編碼器，其中，該光學(xué)式刻度元件包含一直線型線性尺，該信號(hào)感測器與該直線型線性尺之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)。

上述的編碼器，其中，該開關(guān)包含一轉(zhuǎn)動(dòng)式開關(guān)、一刻度式開關(guān)或一滑動(dòng)式開關(guān)。

上述的編碼器，其中，該信號(hào)處理器根據(jù)該開關(guān)位置選擇性地輸出A/B 相信號(hào)、Z相零點(diǎn)位置信號(hào)，或U/V/W三相信號(hào)作為該位置信號(hào)。

上述的編碼器，其中，該信號(hào)處理器根據(jù)該開關(guān)位置調(diào)整其輸出的該位置信號(hào)中該A/B相信號(hào)的解析度、該Z相零點(diǎn)位置信號(hào)的輸出型式、該Z相零點(diǎn)位置信號(hào)的寬度、該Z相零點(diǎn)位置信號(hào)與該A/B相信號(hào)的相位關(guān)系，或該 U/V/W三相信號(hào)的周期數(shù)。

上述的編碼器，其中，當(dāng)該開關(guān)位置處于一零點(diǎn)設(shè)定位置時(shí)，該信號(hào)處理器用以設(shè)定零點(diǎn)位置。

上述的編碼器，其中，更包含：

一外殼，其中該開關(guān)的一調(diào)整鈕露出于該外殼；

一電路板，其中該信號(hào)感測電路、該第二信號(hào)處理單元與該開關(guān)設(shè)置于該電路板上；以及

一填充膠體，該填充膠體將該電路板包覆并將該電路板與該外殼粘合固定。

本實(shí)用新型的編碼器相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)其功效在于，通過外部的開關(guān)調(diào)整輸出解析度，以涵蓋各種應(yīng)用范圍且可快速切換，無需進(jìn)行大幅度硬件修改。此外，由于同一編碼器應(yīng)用范圍擴(kuò)大，則生產(chǎn)的機(jī)種數(shù)目與使用的材料及元件種類便可以大幅減少，降低生產(chǎn)制造、銷售與庫存管理的成本及復(fù)雜度。此外，零點(diǎn)位置可以于編碼器安裝完成后再進(jìn)行設(shè)定，且可隨時(shí)再次設(shè)定零點(diǎn)位置，使得編碼器的安裝與使用上更為簡便、彈性。

附圖說明

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型內(nèi)容部分實(shí)施例所繪示的編碼器的示意圖。

圖2A為根據(jù)本實(shí)用新型內(nèi)容部分實(shí)施例所繪示的電信號(hào)的波型圖。

圖2B為根據(jù)本實(shí)用新型內(nèi)容部分實(shí)施例所繪示的位置信號(hào)的波型圖。

圖3、圖4為根據(jù)本實(shí)用新型內(nèi)容部分實(shí)施例所繪示的編碼器的示意圖。

圖5～圖7為根據(jù)本實(shí)用新型內(nèi)容其他部分實(shí)施例所繪示的編碼器的示意圖。

圖8A與圖8B分別為根據(jù)本實(shí)用新型內(nèi)容部分實(shí)施例所繪示的磁氣式編碼器的外觀結(jié)構(gòu)示意圖以及剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，附圖標(biāo)記

100、100a、100b、500a、500b、500c 編碼器

110、110a、510a 刻度元件

110b、510b 碼盤

510c 線性尺

112b、512b、512c 光源

120 信號(hào)感測器

120a、522a 磁感測器

120b、522b、522c 光檢測器

130、524a、524b、524c、530 信號(hào)處理器

140、540 開關(guān)

520a、520b、520c 信號(hào)感測電路

800 編碼器

810 磁石

820 旋轉(zhuǎn)軸

830 第一軸承

840 第二軸承

850 編碼器本體

860 電路板

862 磁感測器

864 信號(hào)處理單元

866 開關(guān)

870 編碼器外殼

880 填充膠體

890 電線

VS1 電信號(hào)

VS2 通訊信號(hào)

OS 位置信號(hào)

具體實(shí)施方式

下文舉實(shí)施例配合所附圖式作詳細(xì)說明，以更好地理解本案的態(tài)樣，但所提供的實(shí)施例并非用以限制本揭露所涵蓋的范圍，而結(jié)構(gòu)操作的描述非用以限制其執(zhí)行的順序，任何由元件重新組合的結(jié)構(gòu)，所產(chǎn)生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的范圍。此外，根據(jù)業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)及慣常做法，圖式僅以輔助說明為目的，并未依照原尺寸作圖，實(shí)際上各種特征的尺寸可任意地增加或減少以便于說明。下述說明中相同元件將以相同的符號(hào)標(biāo)示來進(jìn)行說明以便于理解。

在全篇說明書與申請(qǐng)專利范圍所使用的用詞(terms)，除有特別注明外，通常具有每個(gè)用詞使用在此領(lǐng)域中、在此揭露的內(nèi)容中與特殊內(nèi)容中的平常意義。某些用以描述本揭露的用詞將于下或在此說明書的別處討論，以提供本領(lǐng)域技術(shù)人員在有關(guān)本揭露的描述上額外的引導(dǎo)。

此外，在本文中所使用的用詞“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均為開放性的用語，即意指“包含但不限于”。此外，本文中所使用的“及/或”，包含相關(guān)列舉項(xiàng)目中一或多個(gè)項(xiàng)目的任意一個(gè)以及其所有組合。

于本文中，當(dāng)一元件被稱為“連接”或“耦接”時(shí)，可指“電性連接”或“電性耦接”。“連接”或“耦接”亦可用以表示二或多個(gè)元件間相互搭配操作或互動(dòng)。此外，雖然本文中使用“第一”、“第二”、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區(qū)別以相同技術(shù)用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語并非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本實(shí)用新型內(nèi)容。

請(qǐng)參考圖1。圖1為根據(jù)本實(shí)用新型內(nèi)容部分實(shí)施例所繪示的編碼器100 的示意圖。舉例來說，編碼器100可為旋轉(zhuǎn)編碼器(Rotary Encoder)或線性編碼器，用以將旋轉(zhuǎn)位置或旋轉(zhuǎn)量或是直線上的位置或位移距離轉(zhuǎn)換成模擬或數(shù)字信號(hào)輸出，應(yīng)用在馬達(dá)、工具機(jī)當(dāng)中提供精確位置信息以便進(jìn)行控制。

如圖1所示，在部分實(shí)施例中，編碼器100包含刻度元件110、信號(hào)感測器120、信號(hào)處理器130以及開關(guān)140。在結(jié)構(gòu)上，信號(hào)感測器120與感測刻度元件110產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物理變化量。信號(hào)處理器130電性連接于信號(hào)感測器120。開關(guān)140電性連接于信號(hào)處理器130。

舉例來說，在部分實(shí)施例中，刻度元件110可包含磁氣式刻度元件、光學(xué)式刻度元件或影像式刻度元件。信號(hào)感測器120可包含相應(yīng)于刻度元件110 類型的磁阻感測器、光檢測器(Photo Detector，PD)或影像感測器(Image Sensor)，例如常見的感光耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)。舉例來說，磁阻感測器的選擇可為霍爾效應(yīng)(Hall effect)感測器、磁電阻效應(yīng) (Magneto Resistance，MR)感測器、巨磁電阻效應(yīng)(Giant Magneto Resistance， GMR)感測器、隧道磁電阻效應(yīng)(Tunneling Magneto Resistance，TMR)感測器等。

刻度元件110可產(chǎn)生相對(duì)于信號(hào)感測器120的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)例如為旋轉(zhuǎn)或直線型運(yùn)動(dòng)。如此一來，信號(hào)感測器120便可感測刻度元件110基于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的周期性的物理特性變化，并將此物理特性變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)VS1輸出至信號(hào)處理器130。

舉例來說，在部分實(shí)施例中，刻度元件110包含旋轉(zhuǎn)型碼盤。信號(hào)感測器 120與刻度元件110之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。隨著旋轉(zhuǎn)型碼盤的旋轉(zhuǎn)，刻度元件110輸出的光信號(hào)、磁信號(hào)或者影像信號(hào)便具有周期性變化。藉此，信號(hào)感測器120便可將感測到的周期性變化轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)VS1。

此外，在其他部分實(shí)施例中，刻度元件110包含直線型線性尺。信號(hào)感測器120與刻度元件110之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)。隨著直線型線性尺的平移移動(dòng)，刻度元件110輸出的磁信號(hào)、光信號(hào)或者影像信號(hào)等等便具有周期性變化。藉此，信號(hào)感測器120便可將感測到的周期性變化轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào) VS1?？潭仍?10的各種具體實(shí)施例將于后續(xù)段落中搭配相應(yīng)圖式進(jìn)行詳細(xì)說明。

信號(hào)處理器130可接收信號(hào)感測器120輸出的電信號(hào)VS1，并根據(jù)電信號(hào) VS1計(jì)算并輸出位置信號(hào)OS。藉此，編碼器100便可輸出位置信號(hào)OS，以供后續(xù)電路判斷馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的位置信息，或是進(jìn)一步判斷馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的位置及轉(zhuǎn)速等等。

開關(guān)140用以于多個(gè)開關(guān)位置之間切換。在部分實(shí)施例中，開關(guān)140可包含轉(zhuǎn)動(dòng)式開關(guān)。舉例來說，開關(guān)140可為16段的旋轉(zhuǎn)式開關(guān)。藉由開關(guān)旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)到不同的開關(guān)位置，開關(guān)140可通過電性導(dǎo)通(ON)與電性關(guān)斷(OFF) 兩種不同電性狀態(tài)作為編碼，以四碼的二進(jìn)制編碼0000、0001、0010、…、 1111表示16段相應(yīng)的開關(guān)位置。在其他部分實(shí)施例中，開關(guān)140亦可包含刻度式開關(guān)或滑動(dòng)式開關(guān)，其具體操作與轉(zhuǎn)動(dòng)式開關(guān)相似，故不在于此贅述。

藉此，信號(hào)處理器130便可通過上述這16種組合的電性狀態(tài)解碼讀取開關(guān)140的開關(guān)位置，以根據(jù)開關(guān)位置輸出相應(yīng)的位置信號(hào)OS。

此外，當(dāng)開關(guān)140的開關(guān)位置處于預(yù)先設(shè)定的零點(diǎn)設(shè)定位置時(shí)，信號(hào)處理器130可用以設(shè)定零點(diǎn)位置。具體來說，設(shè)定零點(diǎn)的步驟如下。

首先，將編碼器100安裝于機(jī)臺(tái)設(shè)備上，將機(jī)臺(tái)設(shè)備調(diào)整到對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)零點(diǎn)位置并且固定。接著，將編碼器100中的開關(guān)140調(diào)整到零點(diǎn)設(shè)定位置(如：開關(guān)位置0)。接著，重新開啟編碼器100的電源。此時(shí)信號(hào)處理器130讀取到開關(guān)140的開關(guān)位置為零點(diǎn)設(shè)定位置后，便可讀取信號(hào)處理器130的角度位置信息，并將角度位置值寫入信號(hào)處理器130中的零點(diǎn)位置內(nèi)存當(dāng)中。藉此，編碼器100便可將機(jī)構(gòu)零點(diǎn)位置紀(jì)錄至編碼器100的零點(diǎn)。

請(qǐng)一并參考圖2A與圖2B。圖2A為根據(jù)本實(shí)用新型內(nèi)容部分實(shí)施例所繪示的電信號(hào)VS1的波型圖。圖2B為根據(jù)本實(shí)用新型內(nèi)容部分實(shí)施例所繪示的位置信號(hào)OS的波型圖。圖2A與圖2B中所繪示的波型圖中，橫軸為機(jī)械角，縱軸為電壓。為方便及清楚說明起見，圖2A與圖2B中所繪示的波型是配合圖1所示實(shí)施例進(jìn)行說明，但不以此為限。

如圖2A所示，在部分實(shí)施例中，信號(hào)感測器120可根據(jù)所感應(yīng)到的光學(xué)、磁性等物理變化輸出相互正交的正弦波(如圖2A中所繪實(shí)線)與余弦波(如圖2A中所繪虛線)作為電信號(hào)VS1。

如圖2B所示，在部分實(shí)施例中，信號(hào)處理器130可對(duì)所接收的電信號(hào) VS1進(jìn)行計(jì)算處理以得到角度的位置信息，并進(jìn)行細(xì)部的分割處理，輸出編碼器100的A/B相信號(hào)。舉例來說，A/B相信號(hào)中的A相輸出(如圖2A中所繪虛線)與B相輸出(如圖2B中所繪實(shí)線)彼此為正交輸出，相位差為90度。

具體來說，信號(hào)處理器130可讀取開關(guān)140的開關(guān)位置編碼，以根據(jù)相應(yīng)的開關(guān)位置調(diào)整其輸出的位置信號(hào)OS中A/B相信號(hào)的解析度。在部分實(shí)施例中，解析度可以編碼器100的單圈脈沖數(shù)(Pulses Per Revolution，PPR)展現(xiàn)，即其旋轉(zhuǎn)一圈(即：360度)時(shí)會(huì)輸出的方波數(shù)。例如當(dāng)旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)A相和B 相都輸出600個(gè)方波時(shí)，則AB相信號(hào)的解析度即為600。

換言之，信號(hào)處理器130可根據(jù)開關(guān)140的開關(guān)位置對(duì)應(yīng)的解析度設(shè)定，調(diào)整在一周期內(nèi)輸出的方波數(shù)。舉例來說，編碼器100可定義開關(guān)位置0為零點(diǎn)位置設(shè)定，開關(guān)位置1為解析度1024PPR設(shè)定，位置2為解析度512PPR設(shè)定…等等，以此類推。藉此，編碼器100便可通過開關(guān)140于多個(gè)位置間的切換，便利地設(shè)定零點(diǎn)位置及調(diào)整15種不同解析度的設(shè)定。具體來說，設(shè)定解析度的步驟如下。

首先，將開關(guān)140的開關(guān)位置調(diào)整到欲設(shè)定的解析度對(duì)應(yīng)的代碼位置。接著，重新開啟編碼器100的電源。此時(shí)信號(hào)處理器130讀取到開關(guān)140的開關(guān)位置后，便可根據(jù)預(yù)先定義的開關(guān)位置所對(duì)應(yīng)到的解析度，輸出相應(yīng)解析度的位置信號(hào)OS。

如此一來，便可完成編碼器100的解析度設(shè)定，使得編碼器100可在不同應(yīng)用當(dāng)中，通過外部的開關(guān)140調(diào)整輸出解析度，以涵蓋各種應(yīng)用范圍且可快速切換，無需進(jìn)行大幅度硬件修改。此外，由于同一顆編碼器100應(yīng)用范圍擴(kuò)大，則生產(chǎn)的機(jī)種數(shù)目與使用的材料及元件種類便可以大幅減少，降低生產(chǎn)制造、銷售與庫存管理的成本及復(fù)雜度。此外，零點(diǎn)位置可以于編碼器100安裝完成后再進(jìn)行設(shè)定，且可隨時(shí)再次設(shè)定零點(diǎn)位置，使得編碼器100的安裝與使用上更為簡便、彈性。

此外，在部分實(shí)施例中，除了彼此正交輸出的A/B相信號(hào)之外，信號(hào)處理器130亦可根據(jù)開關(guān)140的開關(guān)位置選擇性地輸出Z相零點(diǎn)位置信號(hào)，或U/V/W三相信號(hào)作為位置信號(hào)OS。

如此一來，編碼器100除了設(shè)定A/B相信號(hào)的解析度之外，亦可設(shè)定Z 相零點(diǎn)位置信號(hào)的輸出型式、Z相零點(diǎn)位置信號(hào)的寬度，或者實(shí)現(xiàn)U/V/W三相信號(hào)的解析度設(shè)定以符合無刷直流(Brushless DC，BLDC)馬達(dá)等應(yīng)用的磁極對(duì)數(shù)。舉例來說，根據(jù)不同的開關(guān)位置，編碼器100可設(shè)定三種不同的 A/B相信號(hào)的解析度(例如：1024PPR、512PPR、256PPR)，以及五種不同的U/V/W三相信號(hào)的周期數(shù)(例如：2PPR、3PPR、4PPR、5PPR、6PPR)。藉此，同一顆編碼器只需通過簡易的開關(guān)調(diào)整就可以提供15種的A/B相信號(hào)及U/V/W三相信號(hào)的解析度和周期數(shù)組合作為選擇(如：3種解析度乘上5 種周期數(shù))，以配合具有相應(yīng)磁極對(duì)數(shù)的無刷直流馬達(dá)。

綜上所述，在各個(gè)不同實(shí)施例中，信號(hào)處理器130可根據(jù)開關(guān)位置調(diào)整A/B相信號(hào)的解析度、Z相零點(diǎn)位置信號(hào)的輸出型式、Z相零點(diǎn)位置信號(hào)的寬度、Z相零點(diǎn)位置信號(hào)與A/B相信號(hào)的相位關(guān)系，或U/V/W三相信號(hào)的周期數(shù)等等。

請(qǐng)參考圖3和圖4。圖3、圖4為根據(jù)本實(shí)用新型內(nèi)容部分實(shí)施例所繪示的編碼器100a、100b的示意圖。于圖3、圖4中，與圖1的實(shí)施例有關(guān)的相似元件以相同的參考標(biāo)號(hào)表示以便于理解，且相似元件的具體原理已于先前段落中詳細(xì)說明，若非與圖3、圖4的元件間具有協(xié)同運(yùn)作關(guān)系而必要介紹者，于此不再贅述。

在部分實(shí)施例中，編碼器100a的刻度元件110a為磁氣式刻度元件。如圖 3所示，刻度元件110a可包含單一磁極對(duì)的圓形扁平磁石來作為編碼器100a 的碼盤。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一圈360度的機(jī)械角度時(shí)，碼盤與信號(hào)感測器(如：磁感測器120a)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁性信號(hào)源將產(chǎn)生一個(gè)周期的信號(hào)變化，但本實(shí)用新型內(nèi)容并不以此為限。在其他實(shí)施例中，刻度元件110a亦可采用磁氣式多對(duì)磁極充磁的磁環(huán)碼盤(例如旋轉(zhuǎn)一圈有4、8、16等周期數(shù))來獲得信號(hào)源。相應(yīng)地，在圖3所示實(shí)施例中，磁感測器120a作為信號(hào)感測器以輸出電信號(hào)VS1。

在部分實(shí)施例中，編碼器100b的刻度元件為光學(xué)式刻度元件。如圖4所示，刻度元件可為光學(xué)式，例如可包含光學(xué)應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)式碼盤110b。編碼器 100b更包含光源112b，光源112b穿透碼盤110b透光與不透光區(qū)域相間的刻度或圖案，光檢測器120b可周期性地收到自碼盤110b的透光區(qū)透出的光源 112b作為感測信號(hào)。相應(yīng)地，在圖4所示實(shí)施例中，光檢測器120b作為信號(hào)感測器以輸出電信號(hào)VS1。在部分實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)式碼盤亦可為反光與不反光區(qū)域相間的刻度或圖案，光源則配置于旋轉(zhuǎn)式碼盤與光檢測器之間，其余作動(dòng)原理與前述光穿透式配置類似，一并說明。

舉例來說，光源112b可為LED光源，當(dāng)LED光源透射過固定于旋轉(zhuǎn)軸上的多周期(例如：256、512或1024周期數(shù))的碼盤110b時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生周期性的光能量變化。光檢測器120b接收光能量的變化后，便將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)VS1。舉例來說，光檢測器120b可通過串聯(lián)電阻，將光檢測器120b中相應(yīng)于光能量產(chǎn)生的光電流轉(zhuǎn)成電壓信號(hào)輸出。

在各個(gè)實(shí)施例中，刻度元件亦可采用各種光學(xué)式的多周期透射式或反射式碼盤、齒輪、齒條、格柵、網(wǎng)目或多周期金屬結(jié)構(gòu)等來獲得信號(hào)源。

請(qǐng)參考圖5～圖7圖7。圖5～圖7圖7為根據(jù)本實(shí)用新型內(nèi)容其他部分實(shí)施例所繪示的編碼器500a、500b、500c的示意圖。于圖5～圖7圖7中，與圖1、圖3圖3、圖4的實(shí)施例有關(guān)的相似元件以相同的參考標(biāo)號(hào)表示以便于理解，且相似元件的具體原理已于先前段落中詳細(xì)說明，若非與圖5～圖7 圖7的元件間具有協(xié)同運(yùn)作關(guān)系而必要介紹者，于此不再贅述。

如圖5所示，在部分實(shí)施例中，編碼器500a可將作為信號(hào)感測器的磁感測器522a和信號(hào)處理器524a整合為信號(hào)感測電路520a，并搭配磁氣式刻度元件510a的操作，使得磁感測器522a根據(jù)磁感測器522a與刻度元件510a之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)感測刻度元件510a的周期性的磁性變化以輸出電信號(hào)VS1至信號(hào)處理器524a。

和圖3圖3所示實(shí)施例相比，在本實(shí)施例中編碼器500a更包含信號(hào)處理器530。在結(jié)構(gòu)上，信號(hào)處理器530電性連接于開關(guān)540與信號(hào)處理器524a，用以讀取開關(guān)540的開關(guān)位置以輸出通訊信號(hào)VS2至信號(hào)處理器524a。藉此，信號(hào)處理器524a便可根據(jù)電信號(hào)VS1與通訊信號(hào)VS2計(jì)算并輸出相應(yīng)于開關(guān) 540的開關(guān)位置的位置信號(hào)OS。

具體來說，信號(hào)處理器530可讀取開關(guān)540的開關(guān)位置，并將相對(duì)應(yīng)的 A/B相信號(hào)解析度或零點(diǎn)位置設(shè)定值寫入信號(hào)處理器524a，使信號(hào)處理器524a 輸出相對(duì)應(yīng)的位置信號(hào)OS。具體來說，圖5所示實(shí)施例中設(shè)定解析度的步驟如下。

首先，將開關(guān)540的開關(guān)位置調(diào)整到欲設(shè)定的解析度代碼位置。接著，重新開啟編碼器500a的電源。此時(shí)信號(hào)處理器530會(huì)先讀取開關(guān)540的開關(guān)位置并進(jìn)行判別對(duì)應(yīng)的編碼，并依照預(yù)先定義好的開關(guān)位置與解析度的關(guān)系，將相對(duì)應(yīng)的解析度設(shè)定碼通過通訊信號(hào)VS2寫入信號(hào)處理器524a中。舉例來說，通訊信號(hào)VS2可包含串行外設(shè)接口(Serial Peripheral Interface，SPI)、IC間總線(INTER IC BUS，I2C)或通用異步收發(fā)器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)等等各種不同類型的信號(hào)。

此外，在部分實(shí)施例中，信號(hào)處理器530讀取開關(guān)540的開關(guān)位置后，可以先判別開關(guān)位置是否改變。若開關(guān)位置改變，再執(zhí)行后續(xù)的寫入動(dòng)作。相對(duì)地，若開關(guān)位置未改變，則直接結(jié)束流程，藉此可減少重復(fù)寫入信號(hào)處理器524a的次數(shù)。如此一來，和先前段落所述相似，信號(hào)處理器524a便可根據(jù)所對(duì)應(yīng)到的解析度輸出相應(yīng)的位置信號(hào)OS，其具體內(nèi)容已于先前段落詳細(xì)說明，于此不再贅述。

請(qǐng)參考圖6。如圖6所示，和圖5所示實(shí)施例相比，在其他部分實(shí)施例中，編碼器500b可采用光學(xué)式刻度元件實(shí)現(xiàn)，并將作為信號(hào)感測器的光檢測器 522b和信號(hào)處理器524b整合為信號(hào)感測電路520b，使得光檢測器522b根據(jù)光檢測器522b與刻度元件，例如碼盤510b之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，感測碼盤 510b的周期性的光學(xué)特性變化以輸出電信號(hào)VS1至信號(hào)處理器524b。本實(shí)施例的光學(xué)式碼盤510b與前述圖4實(shí)施例所揭示的旋轉(zhuǎn)式碼盤110b結(jié)構(gòu)或操作原理類似，搭配光源512b的結(jié)構(gòu)或操作原理亦為類似，故于此不再贅述。

請(qǐng)參考圖7圖7。如圖7圖7所示，和圖6所示實(shí)施例相比，在其他部分實(shí)施例中，編碼器500c中的光學(xué)式刻度元件510c亦可采用直線型線性尺，并搭配光源512c。在本實(shí)施例中，光檢測器522c和信號(hào)處理器524c整合為信號(hào)感測電路520c。光檢測器522c根據(jù)光檢測器522c與刻度元件510c之間的相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)，感測刻度元件510c的周期性的光學(xué)特性變化以輸出電信號(hào)VS1 至信號(hào)處理器524c。

舉例來說，采用直線型線性尺的刻度元件，例如線性尺510c的光柵周期節(jié)距可為20μm。相應(yīng)的解析度可根據(jù)開關(guān)位置設(shè)定為0.1μm、0.2μm、0.4μm、 0.8μm等等，以分別得到200倍、100倍、50倍、25倍的分割倍率。在部分實(shí)施例中，光源512c亦可與信號(hào)感測電路520c、信號(hào)處理器530以及開關(guān)540 整合為光學(xué)尺讀頭。

綜上所述，對(duì)于將信號(hào)感測器和信號(hào)處理器整合為信號(hào)感測電路520a～ 520c的編碼器500a～500c，亦可通過在信號(hào)感測電路520a～520c外設(shè)置額外的信號(hào)處理器530接收開關(guān)540的開關(guān)位置，并通過通訊信號(hào)VS2將適當(dāng)?shù)墓δ芑蚪馕龆仍O(shè)定寫入信號(hào)感測電路520a～520c中的信號(hào)處理器524a～524c 中，使得編碼器500a～500c可適用于不同應(yīng)用當(dāng)中，輸出具有相應(yīng)功能及解析度的位置信號(hào)OS。

為清楚說明上述磁氣式架構(gòu)的編碼器100a、500a的裝置結(jié)構(gòu)，請(qǐng)參考圖 8A與圖8B。圖8A與圖8B分別為根據(jù)本實(shí)用新型內(nèi)容部分實(shí)施例所繪示的磁氣式編碼器800的外觀結(jié)構(gòu)示意圖以及剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8A與圖8B 所示，磁氣式編碼器800包含磁石810、旋轉(zhuǎn)軸820、第一軸承830、第二軸承840、編碼器本體850、電路板860、磁感測器862、信號(hào)處理單元864、開關(guān)866、編碼器外殼870、填充膠體880、電線890。

在結(jié)構(gòu)上，磁石810固定于旋轉(zhuǎn)軸820上。旋轉(zhuǎn)軸820藉由第一軸承830 與第二軸承840與編碼器本體850相鏈接，并可與編碼器本體850產(chǎn)生相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。磁感測器862固定于電路板860上，設(shè)置于相對(duì)應(yīng)磁石810的另一側(cè)，用以感測磁石810轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的磁通密度變化并將轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以輸入電路板860上的信號(hào)處理單元864。

開關(guān)866固定設(shè)置于電路板860上，其中開關(guān)866的調(diào)整旋鈕露出于編碼器外殼870之外，可用于快速地調(diào)整開關(guān)866位置，以改變先前段落中所述的輸出位置信號(hào)OS的解析度與零點(diǎn)位置等的設(shè)定。在部分實(shí)施例中，開關(guān)866 為防水防塵結(jié)構(gòu)。舉例來說，開關(guān)866可為符合異物防護(hù)等級(jí)(Ingress Protection Rating，IP Rating)中IP64的開關(guān)元件。

電路板860及其上面的元件，包含磁感測器862、信號(hào)處理單元864等元件，藉由填充膠體880與編碼器外殼870粘合固定于編碼器外殼870的內(nèi)部空間。此外，填充膠體880更用以包覆電路板860及其上面的元件，以及電線 890中設(shè)置于內(nèi)部的部份，使得編碼器外殼870、電路板860、磁感測器862、信號(hào)處理單元864、開關(guān)866與電線890組成后，形成具備防水防塵等級(jí)的部件。如此一來，在部分實(shí)施例中，編碼器800便可具有高耐油污、耐水氣與耐污染物粒子等等防護(hù)能力，可于各種環(huán)境條件下使用。

磁氣式編碼器800中磁感測器862、信號(hào)處理單元864、開關(guān)866等元件的具體操作已于先前圖1～圖3的實(shí)施例中詳細(xì)說明，故于此不再贅述。值得注意的是，在其他部分實(shí)施例中，磁感測器862亦可由先前實(shí)施例中所述的信號(hào)感測電路520a所代替，以實(shí)現(xiàn)圖5中所繪示的編碼器500a。

如以上各個(gè)圖式中所繪示的編碼器100、100a、100b、500a、500b、500c、 800所示，在本實(shí)用新型內(nèi)容中的刻度元件可有多種不同的實(shí)現(xiàn)方式，根據(jù)不同物理原理的信號(hào)源以及相應(yīng)的信號(hào)感測器實(shí)作。只要刻度元件具有周期性的物理特性變化，并與信號(hào)感測器之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，信號(hào)感測器便可輸出相應(yīng)的電信號(hào)。舉例來說，具有周期性的物理特性可為磁通密度、磁場強(qiáng)度及/或?qū)Т畔禂?shù)等磁氣特性、光穿透系數(shù)、光反射系數(shù)、光學(xué)折射率及/或光能量分布等光學(xué)特性，或是鍍層幾何圖紋、電極圖紋及/或金屬幾何圖紋等影像特性，但并不以此為限。舉例來說，信號(hào)源以及相應(yīng)的信號(hào)感測器亦可通過感應(yīng)式、電容式、電感式等等多種方式實(shí)現(xiàn)。

相應(yīng)于以上所述的物理特性，刻度元件可由單一磁極對(duì)的磁石、多極對(duì)充磁的磁條或磁環(huán)、光學(xué)式多周期透射或反射的碼盤及/或直線尺、光學(xué)光柵碼盤、光學(xué)光柵尺、齒輪、齒條、具多周期蝕刻結(jié)構(gòu)的金屬碼盤及/或直線尺、具多周期金屬層結(jié)構(gòu)的印刷電路板與具多周期結(jié)構(gòu)的金屬等不同元件實(shí)現(xiàn)。

此外，在上述實(shí)施例中，信號(hào)處理器130、524a～524c、530可由微控制器(Microcontroller Unit，MCU)、數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor, DSP)、復(fù)雜型可編程邏輯元件(Complex Programmable Logic Device，CPLD) 及/或現(xiàn)場可程序化閘陣列(Field-programmable gate array，F(xiàn)PGA)等多種方式實(shí)作。

于上述的內(nèi)容中，包含示例性的步驟。然而此些步驟并不必需依序執(zhí)行。在本實(shí)施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實(shí)際需要調(diào)整其前后順序，甚至可同時(shí)或部分同時(shí)執(zhí)行。

需要說明的是，在不沖突的情況下，在本實(shí)用新型內(nèi)容各個(gè)圖式、實(shí)施例及實(shí)施例中的特征與電路可以相互組合。圖式中所繪示的電路僅為示例之用，簡化以使說明簡潔并便于理解，并非用以限制本案。

雖然本實(shí)用新型內(nèi)容已以實(shí)施方式揭露如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型內(nèi)容，任何熟悉本領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型內(nèi)容的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種更動(dòng)與潤飾，但這些更動(dòng)與潤飾皆應(yīng)包含于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。