一种直线电机磁轨编码器及直线电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种直线电机磁轨编码器及直线电机，其中，所述直线电机磁轨编码器包括壳体，在壳体内设置有PCB板，其中，所述PCB板上设置有用于采集动子在运动过程中产生的磁场信号，并将所述磁场信号转换为两路相位差为90°的电压信号的霍尔采样电路；用于将两路电压信号进行预设倍数细分，得到两路正交编码器信号的细分电路；用于将所述两路正交编码器信号转换为差分信号的差分信号转换电路，通过霍尔采样电路采集磁场信号并转换为电压信号，经过后续细分和差分信号转换处理后可以得到精确的位置数据，且直接使用定子磁轨作为位置检测的媒介，无需额外的光栅尺或磁栅尺，节约了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种直线电机磁轨编码器及直线电机
本技术涉及直线电机
，特别涉及一种直线电机磁轨编码器及直线电机。
技术介绍
直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。随着科学技术不断的发展，直线电机已经广泛应用在工业控制领域的各种设备，其中必不可少的位置反馈装置一直是该领域研究的重点课题。目前常见的位置反馈装置大多采用光栅尺或磁栅尺和相应的读数头检测方案。采用光栅尺和光栅读数头的方案，主要的缺点有：（1）光栅尺1和光栅读数头2的安装间隙公差很小，安装困难，如图1所示，光栅尺1的表面和光栅读数头2表面之间的安装间隙公差a为0.8±0.1mm；（2）光栅尺1的厚度b本身已经很薄，仅为0.2mm，其表面极易受油垢和灰尘的污染，导致计数错误；（3）光栅尺目前主要由国际三大品牌HEIDENHAIN，RENISHAW，MICROE所垄断，成本很高。而采用磁栅尺和磁栅读数头的方案同样存在许多缺点，如磁栅尺由于安装位置离直线电机磁轨较近，安装时容易被磁轨或其它磁性部件磁化而损坏；重复定位精度比光栅尺低，且运行时的噪音比较大等等。因而现有技术还有待改进和提高。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足之处，本技术的目的在于提供一种直线电机磁轨编码器及直线电机，通过霍尔采样电路采集动子在运动过程中的磁场信号并转换为电压信号，经过后续细分和差分信号转换处理后可以得到精确的位置数据，且直接使用定子磁轨作为位置检测的媒介，无需额外的光栅尺或磁栅尺，节约了成本。为了达到上述目的，本技术采取了以下技术方案：一种直线电机磁轨编码器，包括壳体，在壳体内设置有PCB板，其中，所述PCB板上设置有用于采集动子在运动过程中产生的磁场信号，并将所述磁场信号转换为两路相位差为90°的电压信号的霍尔采样电路；用于将两路电压信号进行预设倍数细分，得到两路正交编码器信号的细分电路；用于将所述两路正交编码器信号转换为差分信号的差分信号转换电路；所述霍尔采样电路、细分电路和差分信号转换电路依次连接。所述的直线电机磁轨编码器中，所述霍尔采样电路包括用于将所述磁场信号分别转换为正弦电压信号和余弦电压信号的第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，所述第一霍尔传感器和第二霍尔传感器的安装间距为四分之一磁场周期，所述第一霍尔传感器和第二霍尔传感器均连接细分电路。所述的直线电机磁轨编码器中，所述PCB板上还设置有用于指示编码器工作状态的LED指示灯。所述的直线电机磁轨编码器中，所述壳体内还设置有用于固定所述PCB板的固定件。所述的直线电机磁轨编码器中，所述壳体为用于电磁屏蔽的金属屏蔽外壳。所述的直线电机磁轨编码器中，所述差分信号转换电路采用型号为AM26LS31的集成电路。一种直线电机，包括定子磁轨和相对所述定子磁轨运动的动子，其还包括上所述的直线电机磁轨编码器，所述直线电机磁轨编码器固定于动子的一侧。所述的直线电机中，所述直线电机磁轨编码器的底面与定子磁轨的顶面之间的安装距离为5.5mm-6.5mm。相较于现有技术，本技术提供的直线电机磁轨编码器及直线电机中，所述直线电机磁轨编码器包括壳体，在壳体内设置有PCB板，其中，所述PCB板上设置有用于采集动子在运动过程中产生的磁场信号，并将所述磁场信号转换为两路相位差为90°的电压信号的霍尔采样电路；用于将两路电压信号进行预设倍数细分，得到两路正交编码器信号的细分电路；用于将所述两路正交编码器信号转换为差分信号的差分信号转换电路；所述霍尔采样电路、细分电路和差分信号转换电路依次连接，通过霍尔采样电路采集动子在运动过程中的磁场信号并转换为电压信号，经过后续细分和差分信号转换处理后可以得到精确的位置数据，且直接使用定子磁轨作为位置检测的媒介，无需额外的光栅尺或磁栅尺，节约了成本。附图说明图1为现有技术中光栅尺和光栅读数头的安装示意图。图2为技术提供的直线电机的立体结构示意图。图3为技术提供的直线电机的端面结构示意图。图4为技术提供的直线电机磁轨编码器中立体结构示意图。图5为技术提供的直线电机磁轨编码器中PCB板正面结构示意图。图6为专利技术提供的直线电机磁轨编码器的PCB板背面结构示意图。图7为技术提供的直线电机磁轨编码器中PCB板上设置的电路的结构框图。图8为技术提供的直线电机磁轨编码器中磁场强度与输出电压信号的关系图。图9为技术提供的直线电机磁轨编码器中将磁场信号转换为电压信号的原理图。图10为技术提供的直线电机磁轨编码器中两路相位差为90°的电压信号的示意图。图11为技术提供的直线电机磁轨编码器中将两路电压信号进行预设倍数细分，得到两路正交编码器信号的示意图。图12为技术提供的直线电机磁轨编码器中根据两路正交编码器信号判断运动方向的时序图。图13为技术提供的直线电机的位置检测方法的流程图。具体实施方式本技术提供的直线电机磁轨编码器及直线电机，通过霍尔采样电路采集动子在运动过程中的磁场信号并转换为电压信号，经过后续细分和差分信号转换处理后可以得到精确的位置数据，且直接使用定子磁轨作为位置检测的媒介，无需额外的光栅尺或磁栅尺，节约了成本。为使本技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。请参阅图2、图3和图4，本技术提供的直线电机包括定子磁轨10和相对所述定子磁轨10运动的动子11，动子11通电是与定子磁轨10相互作用产生电磁推力，使动子11在定子磁轨10上作直线往复运动，其中所述直线电机还包括用于反馈位置信号的直线电机磁轨编码器20，所述直线电机磁轨编码器20固定于动子11的一侧，具体实施时可通过直线电机磁轨编码器20上设置的螺丝孔201安装固定螺丝，将所述直线电机磁轨编码器20固定于动子11上，使得直线电机磁轨编码器20与动子11整合在一起，简化了机械结构。进一步地，所述直线电机磁轨编码器20的底面与定子磁轨10的顶面之间的安装距离为5.5mm-6.5mm，即所述直线电机磁轨编码器20的安装公差为6±0.5mm，相比光栅尺或磁栅尺要宽松很多，更加方便安装，提高安装效率。具体地，请一并参阅图5、图6和图7，本技术提供的直线电机中，所述直线电机磁轨编码器20包括壳体21，在壳体21内设置有PCB板22和用于固定所述PCB板22的固定件27，例如固定螺丝等等，所述PCB板22上设置有用于采集动子11在运动过程中产生的磁场信号，并将所述磁场信号转换为两路相位差为90°的电压信号的霍尔采样电路23；用于将两路电压信号进行预设倍数细分，得到两路正交编码器信号的细分电路24；用于将所述两路正交编码器信号转换为差分信号的差分信号转换电路25；所述霍尔采样电路23、细分电路24和差分信号转换电路25依次连接。本实施例中，所述差分信号转换电路25采用型号为AM26LS31的集成电路，当然也可采用其他具有相同功能的集成电路，本技术对此不作限定。本技术通过将直线电机磁轨编码器20与动子11整合在一起，随着动子11一起作直线往复运动，在此过程中，霍尔采样电路23采集运动过程中产生的磁场信号，并将所述磁场信号转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直线电机磁轨编码器，包括壳体，在壳体内设置有PCB板，其特征在于，所述PCB板上设置有用于采集动子在运动过程中产生的磁场信号，并将所述磁场信号转换为两路相位差为90°的电压信号的霍尔采样电路；用于将两路电压信号进行预设倍数细分，得到两路正交编码器信号的细分电路；用于将所述两路正交编码器信号转换为差分信号的差分信号转换电路；所述霍尔采样电路、细分电路和差分信号转换电路依次连接。

【技术特征摘要】
1.一种直线电机磁轨编码器，包括壳体，在壳体内设置有PCB板，其特征在于，所述PCB板上设置有用于采集动子在运动过程中产生的磁场信号，并将所述磁场信号转换为两路相位差为90°的电压信号的霍尔采样电路；用于将两路电压信号进行预设倍数细分，得到两路正交编码器信号的细分电路；用于将所述两路正交编码器信号转换为差分信号的差分信号转换电路；所述霍尔采样电路、细分电路和差分信号转换电路依次连接。2.根据权利要求1所述的直线电机磁轨编码器，其特征在于，所述霍尔采样电路包括用于将所述磁场信号分别转换为正弦电压信号和余弦电压信号的第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，所述第一霍尔传感器和第二霍尔传感器的安装间距为四分之一磁场周期，所述第一霍尔传感器和第二霍尔传感器均连接细分电路。3.根据权利要求1所述的直线电...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴帝水，李庆光，柯玉理，
申请(专利权)人：广东德康威尔科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44