差分反射式时栅角度位移编码器制造技术

本发明专利技术提供的一种差分反射式时栅角度位移编码器，包括转子和定子，转子和定子同轴设置且转子和定子平行；其特征在于：所述定子设置有多个结构相同的发射片，所述发射片绕定子的圆周方向布置形成环状结构，每相邻的四个发射片组成一组，同一组的四个发射片输入不同相位的激励信号；所述转子设置有多个结构相同的感应片，所述感应片绕转子的圆周方向布置形成环状结构，每一个感应片与四个发射片对应；所述定子设置有两个信号接收区，两个信号接收区与外设处理电路连接；所述转子设置有两个信号反射区，相邻的两个感应片分别与两个信号反射区连接，且两个信号反射区与两个信号接收区一一对应设置；能够在简化结构的同时，满足多种场合的需求。

【技术实现步骤摘要】
差分反射式时栅角度位移编码器
本专利技术涉及一种角度位移编码器，尤其涉及一种差分反射式时栅角度位移编码器。
技术介绍
反射式时栅角度位移编码器又称为精密角位移传感器，用于检测旋转体的位置与速度的传感器，广泛应用于现代工业中，比如工业机器人、数控机床、医疗设备以及航天航空领域。目前，市场上主要采用光栅、磁栅以及容栅等栅式编码器，其中，光栅编码器由于技术成熟且精度较高，应用十分广泛，但是，光栅式编码器对于工作环境要求极高，尤其是对粉尘环境、油污环境等敏感，抗震能力差，使得其应用范围窄。反射式时栅角度位移编码器分为次尝试编码器和电场式编码器，现有的磁场式编码器采用设置线圈的方式实现，这种结构的编码器，一方面其体积难以控制，适应性差，而现有的电场式编码器的结构复杂，并且适用性差，难以通用化，而且，其精度难以保证。因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的角度位移编码器。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种差分反射式时栅角度位移编码器，能够在简化结构的同时，满足多种场合的需求，从而能够有效增强适应性，而且能够有效保证最终的测量精度。本专利技术提供的一种差分反射式时栅角度位移编码器，包括转子和定子，转子和定子同轴设置且转子和定子平行；其特征在于：所述定子设置有多个结构相同的发射片，所述发射片绕定子的圆周方向布置形成环状结构，每相邻的四个发射片组成一组，同一组的四个发射片输入不同相位的激励信号；所述转子设置有多个结构相同的感应片，所述感应片绕转子的圆周方向布置形成环状结构，每一个感应片与四个发射片对应；所述定子设置有两个信号接收区，两个信号接收区与外设处理电路连接；所述转子设置有两个信号反射区，相邻的两个感应片分别与两个信号反射区连接，且两个信号反射区与两个信号接收区一一对应设置。进一步，一个感应片与四个发射片的对应结构为：所述感应片为类菱形的四边形结构，感应片在转子径向方向上相对的边圆弧边，感应片沿转子周向的两个对边为直线边，且该两个相对的直线边相对于转子的径向倾斜设置形成斜边；所述感应片沿转子周向的跨度等于四个发射片绕定子周向的跨度，所述感应片的倾斜边绕转子周向的跨度小于四个发射片绕定子周向的跨度。进一步，所述定子的两个信号接收区分别为第一接收环和第二接收环，第一接收环和第二接收环的同轴设置。进一步，所述转子的两个信号反射区分别为第一反射环和第二反射环，第一反射环和第二反射环与转子同轴设置，第一反射环和第二反射环分别与第一接收环和第二接收环一一正对设置。进一步，所述第一接收环和第二接收环位于定子的环状布置的发射片的径向内侧，所述定子环状布置的发射片径向内侧还设置有用于将第一接收环和第二接收环与发射片隔离开的隔离环。进一步，所述同一组的四个发射片输入的激励信号的相位依次为0°、90°、180°和270°。进一步，还包括用于向发射片输入激励信号并接收信号接收区输出的位置信号的外设处理电路；所述外设处理电路包括信号发生器、模拟处理电路以及运算处理器；所述信号发生器输出四路相位分别为0°、90°、180°和270°的激励信号并加载于发射片，所述信号发生器的控制端与运算处理器连接，信号发生器还具有基准信号输出端且该基准信号输出端与运算处理器连接，所述模拟处理电路的输入端与两个信号接收区连接，运算处理电路用于接收模拟处理电路输出的信号计算被测旋转体的位置并且运算处理器控制信号发生器工作。本专利技术的有益效果：通过本专利技术的转子和定子结构，由定子既输入激励信号，由输出位置检测信号，使得在任何场合下使用时均不会对布局造成影响，从而能够有效提高编码器的适用范围，利于编码器的通用化；更为重要的是，采用本专利技术的结构，能够有效提高整个编码器的抗干扰性能，而且在测量过程中能够进行误差补偿，从而有效提高传感器的测量精度。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术的转子结构示意图。图2为本专利技术的定子结构示意图。图3为本专利技术的发射片和感应片对应结构示意图。图4为本专利技术的外设处理电路结构示意图。具体实施方式以下结合说明书附图对本专利技术做出进一步详细说明，如图所示：本专利技术提供的一种差分反射式时栅角度位移编码器，包括转子6和定子2，转子6和定子2同轴设置且转子和定子平行；其特征在于：所述定子2设置有多个结构相同的发射片1，所述发射片1绕定子的圆周方向布置形成环状结构，每相邻的四个发射片1组成一组，同一组的四个发射片1输入不同相位的激励信号；所述转子6设置有多个结构相同的感应片7，所述感应片7绕转子的圆周方向布置形成环状结构，每一个感应片7与四个发射片1对应；所述定子2设置有两个信号接收区，两个信号接收区与外设处理电路连接；所述转子6设置有两个信号反射区，相邻的两个感应片分别与两个信号反射区连接，且两个信号反射区与两个信号接收区一一对应设置；通过上述结构，由定子既输入激励信号，由输出位置检测信号，使得在任何场合下使用时均不会对布局造成影响，从而能够有效提高编码器的适用范围，利于编码器的通用化；更为重要的是，采用本专利技术的结构，能够有效提高整个编码器的抗干扰性能，而且在测量过程中能够进行误差补偿，从而有效提高传感器的测量精度，其中，发射片的个数为4的整数倍。本实施例中，一个感应片7与四个发射片1的对应结构为：所述感应片7为类菱形的四边形结构，感应片7在转子6径向方向上相对的边圆弧边，该两个圆弧边所在的圆的圆心均在转子的轴线上，感应片7沿转子6周向的两个对边为直线边，且该两个相对的直线边相对于转子6的径向倾斜设置形成斜边；当然，斜边也可以采用曲线结构；优选采用直线结构；上述中的类菱形结构是指感应片的四个边的长度仍然是相等的，指示其中的在转子径向上的两个对边为圆弧线结构；所述感应片7沿转子6周向的跨度等于四个发射片1绕定子2周向的跨度，即是说：感应片的两个对角线较长的一个对角线的两个端点的垂直距离等于四个发射片所占的宽度(包括发射片的间距在内)，所述感应片7的倾斜边绕转子6周向的跨度小于四个发射片绕定子2周向的跨度；即是说：倾斜边的两个端点的垂直距离要小于四个发射片所占的宽度(包括发射片的间距在内)；一般来说，发射片感应片均采用等间距的方式设置，更为优选地，相邻两个发射片的间距等于的宽度，从而能够有效保证在测量过程中发射片电场的均匀性，有效避免信号失真，从而提高最终测量结果的精确性；其中，发射片为四边形结构，发射片的在定子径向相对的边为圆弧线结构，并且该两个相对的边的圆弧线的所在的圆为同心圆，发射片的在定子周向相对边为直线并且其延伸方向均通过圆弧线的圆心，通过上述结构，在转子的转动过程中，由于感应片的不规则形状能够准确感应不同相位的信号，从而使得传输到第一反射环和第二反射环信号幅值相同但是相位正好相差180°的差分信号，从而能够准确得出被测旋转体的角度位置。本实施例中，所述定子2的两个信号接收区分别为第一接收环4和第二接收环5，第一接收环4和第二接收环5的同轴设置。所述转子的两个信号反射区分别为第一反射环8和第二反射环9，第一反射环8和第二反射环9与转子同轴设置，第一反射环8和第二反射环9分别与第一接收环和第二接收环一一正对设置；即是说：第一反射环与第一接收环正对设置，且第一反射环和第二反射环的大小相等，并且两个环的圆心同轴，第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种差分反射式时栅角度位移编码器，包括转子和定子，转子和定子同轴设置且转子和定子平行；其特征在于：所述定子设置有多个结构相同的发射片，所述发射片绕定子的圆周方向布置形成环状结构，每相邻的四个发射片组成一组，同一组的四个发射片输入不同相位的激励信号；所述转子设置有多个结构相同的感应片，所述感应片绕转子的圆周方向布置形成环状结构，每一个感应片与四个发射片对应；所述定子设置有两个信号接收区，两个信号接收区与外设处理电路连接；所述转子设置有两个信号反射区，相邻的两个感应片分别与两个信号反射区连接，且两个信号反射区与两个信号接收区一一对应设置。

【技术特征摘要】
1.一种差分反射式时栅角度位移编码器，包括转子和定子，转子和定子同轴设置且转子和定子平行；其特征在于：所述定子设置有多个结构相同的发射片，所述发射片绕定子的圆周方向布置形成环状结构，每相邻的四个发射片组成一组，同一组的四个发射片输入不同相位的激励信号；所述转子设置有多个结构相同的感应片，所述感应片绕转子的圆周方向布置形成环状结构，每一个感应片与四个发射片对应；所述定子设置有两个信号接收区，两个信号接收区与外设处理电路连接；所述转子设置有两个信号反射区，相邻的两个感应片分别与两个信号反射区连接，且两个信号反射区与两个信号接收区一一对应设置。2.根据权利要求1所述差分反射式时栅角度位移编码器，其特征在于：一个感应片与四个发射片的对应结构为：所述感应片为类菱形的四边形结构，感应片在转子径向方向上相对的边圆弧边，感应片沿转子周向的两个对边为直线边，且该两个相对的直线边相对于转子的径向倾斜设置形成斜边；所述感应片沿转子周向的跨度等于四个发射片绕定子周向的跨度，所述感应片的倾斜边绕转子周向的跨度小于四个发射片绕定子周向的跨度。3.根据权利要求1所述差分反射式时栅角度位移编码器，其特征在于：所述定子的两个信号接收区分别为第一接收环和第二接收环，第一接收环和第二接收环的同轴设置。4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙正懋，蔡伟，胡超，王中宇，
申请(专利权)人：重庆中电天时精密装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50