编码器和编码器的检测头制造技术

目的是在电磁感应型编码器中使用具有低功耗的单个电源利用不同电压的分别激励发送线圈。编码器的检测头包括电压调节电路和多个激励电路。激励电路包括谐振电路，该谐振电路包括串联连接的驱动电容器和发送线圈，并且通过在驱动电容器被充电的状态下连接谐振电路的两端来产生交流磁场，交流磁场在设置在标尺上的多个标尺轨道中的标尺线圈中感应出电流。电压调节电路包括第一变压器电容器，并且使用充电的第一变压器电容器控制单个激励电路中的驱动电容器的充电电压。

【技术实现步骤摘要】
编码器和编码器的检测头
本公开涉及编码器和编码器的检测头。
技术介绍
在电磁感应型绝对位移检测器(编码器)中，众所周知，作为用于驱动磁场发生器中的发送线圈(transmissioncoil)的方法，使用包括发送线圈和电容器的激励电路(例如，日本专利第3366855号)。在该配置中，通过使用串联在电源电压和地之间的第一开关和第二开关、通过第一开关将电源电压施加到激励电路中的电容器以对电容器中的电荷充电、以及接通第二开关，从而形成谐振电路，并且由来自发送线圈的交变信号从发送线圈产生交变磁场。在绝对编码器的情况下，由于可以采用包括具有不同波长的多个标尺的轨道配置，所以有必要为每个轨道设置激励电路和解调电路。由于基底面积的限制和检测目标的不同(例如，线性类型和旋转类型)，轨道的信号强度不一定彼此相同。为了检测绝对位置，一个轨道(子轨道)被用作辅助轨道，并且在许多情况下，辅助轨道不需要像主轨道那样强的信号强度。然而，当主轨道和子轨道之间的信号强度相差很大时，检测信号超过电路的动态范围，并且可能检测不到准确的位置。因此，期望改变每个轨道的发送线圈的驱动电压，使得信号强度尽可能相等。
技术实现思路
如上所述，为了均衡施加到多个标尺的信号的强度，可以设想采用这样的配置，在该配置中，准备多个电源，并且对为各个轨道提供的激励电路的电容器充电。然而，由于电池经常被用作诸如游标卡尺之类的手动工具中的电源，所以位置信息被设计成不容易响应于电池电压的改变而改变。例如，通过将模数转换器(ADC)的参考电压设计成与电源电压成比例，即使当发送线圈的驱动电压由于电源电压的改变而改变时，ADC本身的输出数据也不会显著变化。因此，期望用于驱动发送线圈的电源与单个电源的电压变化成比例。通过由电阻分压法对电源电压进行分压以及通过提供具有分压的缓冲电路，来实现与电源电压成比例的电源，这是值得考虑的。然而，不仅电阻分压法消耗功率，而且缓冲电路也消耗功率，从而导致电池寿命降低。本公开是鉴于上述情况而做出的。本公开的目的是在电磁感应型编码器中使用具有低功耗的单个电源来利用不同电压分别激励发送线圈。本公开的第一方面是一种编码器的检测头，包括：多个激励电路，分别包括谐振电路，该谐振电路包括串联连接的驱动电容器和发送线圈，并且被配置为通过在驱动电容器被充电的状态下连接谐振电路的两端来产生交流磁场，交流磁场在设置在标尺上的多个标尺轨道中的标尺线圈中感应出电流；以及电压调节电路，包括第一变压器电容器，并且被配置为使用充电的第一变压器电容器来控制单个激励电路中的驱动电容器的充电电压。本公开的第二方面是上述检测头，其中，单个激励电路包括：第一开关，其一端连接到电压调节电路；以及第二开关，其一端连接到第一开关的另一端并且其另一端接地，驱动电容器的一端连接在第一开关和第二开关之间，发送线圈的一端连接到驱动电容器的另一端并且其另一端接地，通过接通第一开关并关断第二开关来对驱动电容器充电，并且在对驱动电容器充电之后，发送线圈通过关断第一开关并接通第二开关来产生交流磁场。本公开的第三方面是上述检测头，其中，电压调节电路被配置为开关电容器电路，该开关电容器电路借由通过对从电源输出的电源电压进行升压或降压而产生的电压来对驱动电容器充电。本公开的第四方面是上述检测头，其中，开关电容器电路包括：第三开关，其一端接地；第四开关，其一端连接到第三开关的另一端和第一变压器电容器的一端，并且其另一端连接到电源；以及第五开关，其一端连接到电源，并且其另一端连接到第一变压器电容器的另一端和单个激励电路的第一开关。本公开的第五方面是上述检测头，其中，通过接通第一开关、第三开关和第五开关并关断第二开关和第四开关来对驱动电容器和第一变压器电容器充电，通过接通第一开关和第四开关并关断第二开关、第三开关和第五开关将电压施加到驱动电容器，所述电压是通过将由于驱动电容器中充电的电荷产生的电压和由于第一变压器电容器中充电的电荷产生的电压相加而产生的，并且发送线圈通过接通第二开关同时关断第一开关来产生交流磁场。本公开的第六方面是上述检测头，其中，通过接通第三开关和第五开关并关断第一开关、第二开关和第四开关来对第一变压器电容器充电，借由通过接通第一开关并关断第二开关至第五开关，将在第一变压器电容器中充电的电荷的一部分移动到驱动电容器，来对驱动电容器充电，并且发送线圈通过接通第二开关同时关断第一开关来产生交流磁场。本公开的第七方面是上述检测头，其中，开关电容器电路包括：第二变压器电容器；第三开关，其一端接地；第四开关，其一端连接到第三开关的另一端和第二变压器电容器的一端，并且其另一端连接到电源；第五开关，其一端连接到电源；和第六开关，其一端连接到第五开关的另一端和第二变压器电容器的另一端，并且其另一端连接到单个激励电路的第一开关。本公开的第八方面是上述检测头，其中，通过一次或多次执行包括第一步骤和第二步骤的充电循环来对驱动电容器充电，在第一步骤中，通过接通第三开关、第五开关和第六开关并关断第一开关、第二开关和第四开关来对第一变压器电容器和第二变压器电容器充电，在第二步骤中，借由通过接通第一开关、第四开关和第六开关并关断第二开关、第三开关和第五开关，将在第一变压器电容器中充电的电荷移动到驱动电容器和第一变压器电容器，将电压升高到高于电源电压，并且发送线圈通过接通第二开关同时关断第一开关来产生交流磁场。本公开的第九方面是上述检测头，其中，通过一次或多次执行包括第一步骤和第二步骤的充电循环来对驱动电容器充电，在第一步骤中，通过接通第二开关、第三开关和第五开关并关断第一开关、第四开关和第六开关来对第一变压器电容器充电，在第二步骤中，借由通过接通第一开关、第三开关和第六开关并关断第二开关、第四开关和第五开关，将在第一变压器电容器中充电的电荷移动到第二变压器电容器和驱动电容器，来对第二变压器电容器和驱动电容器充电，并且发送线圈通过接通第二开关同时关断第一开关来产生交流磁场。本公开的第十方面是上述检测头，其中，电压调节电路包括：第七开关，其一端连接在单个激励电路的第一开关和第二开关之间；和第八开关，与第一变压器电容器并联连接，其一端连接到第七开关，并且其另一端接地，通过接通第八开关和单个激励电路的第一开关并关断第七开关和单个激励电路的第二开关，对单个激励电路的驱动电容器充电并且使第一变压器电容器放电，通过接通第七开关并关断第八开关以及单个激励电路的第一开关和第二开关，将在单个激励电路的驱动电容器中充电的电荷的一部分移动到第一变压器电容器，并且发送线圈通过接通单个激励电路的第二开关以及关断第七开关、第八开关和单个激励电路的第一开关来产生交流磁场。本公开的第十一方面是上述检测头，其中，电压调节电路包括并联连接的两个或更多个第七开关，两个或更多个第七开关分别连接到两个或更多个激励电路的第一开关，并且通过选择性地接通/关断两个或更多个第七开关中的任何一个第七开关，将与第七开关相对应的单个激励电路选择性地接通/关断。本公开的第十二方面是上述检测头，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种编码器的检测头，包括：/n多个激励电路，分别包括谐振电路，所述谐振电路包括串联连接的驱动电容器和发送线圈，并且被配置为通过在驱动电容器被充电的状态下连接所述谐振电路的两端来产生交流磁场，交流磁场在设置在标尺上的多个标尺轨道中的标尺线圈中感应出电流；和/n电压调节电路，包括第一变压器电容器，并且被配置为使用充电的第一变压器电容器来控制单个激励电路中的驱动电容器的充电电压。/n

【技术特征摘要】
20191101 JP 2019-1998031.一种编码器的检测头，包括：
多个激励电路，分别包括谐振电路，所述谐振电路包括串联连接的驱动电容器和发送线圈，并且被配置为通过在驱动电容器被充电的状态下连接所述谐振电路的两端来产生交流磁场，交流磁场在设置在标尺上的多个标尺轨道中的标尺线圈中感应出电流；和
电压调节电路，包括第一变压器电容器，并且被配置为使用充电的第一变压器电容器来控制单个激励电路中的驱动电容器的充电电压。


2.根据权利要求1所述的编码器的检测头，其中
所述单个激励电路包括：
第一开关，其一端连接到所述电压调节电路；和
第二开关，其一端连接到第一开关的另一端，并且其另一端接地，驱动电容器的一端连接在第一开关和第二开关之间，
发送线圈的一端连接到驱动电容器的另一端，并且其另一端接地，
通过接通第一开关并关断第二开关来对驱动电容器充电，以及
在对驱动电容器充电之后，发送线圈通过关断第一开关并接通第二开关来产生交流磁场。


3.根据权利要求2所述的编码器的检测头，其中，所述电压调节电路被配置为开关电容器电路，所述开关电容器电路借由通过对从电源输出的电源电压进行升压或降压而产生的电压来对驱动电容器充电。


4.根据权利要求3所述的编码器的检测头，其中
所述开关电容器电路包括：
第三开关，其一端接地；
第四开关，其一端连接到第三开关的另一端和第一变压器电容器的一端，并且其另一端连接到电源；和
第五开关，其一端连接到电源，并且其另一端连接到第一变压器电容器的另一端和所述单个激励电路的第一开关。


5.根据权利要求4所述的编码器的检测头，其中
通过接通第一开关、第三开关和第五开关并关断第二开关和第四开关来对驱动电容器和第一变压器电容器充电，
通过接通第一开关和第四开关并关断第二开关、第三开关和第五开关将电压施加到驱动电容器，所述电压是通过将由于驱动电容器中充电的电荷产生的电压和由于第一变压器电容器中充电的电荷产生的电压相加而产生的，并且
发送线圈通过接通第二开关同时关断第一开关来产生交流磁场。


6.根据权利要求4所述的编码器的检测头，其中
通过接通第三开关和第五开关并关断第一开关、第二开关和第四开关来对第一变压器电容器充电，
借由通过接通第一开关并关断第二开关至第五开关，将在第一变压器电容器中充电的电荷的一部分移动到驱动电容器，来对驱动电容器充电，并且
发送线圈通过接通第二开关同时关断第一开关来产生交流磁场。


7.根据权利要求3所述的编码器的检测头，其中
所述开关电容器电路包括：
第二变压器电容器；
第三开关，其一端接地；
第四开关，其一端连接到第三开关的另一端和第二变压器电容器的一端，并且其另一端连接到电源；
第五开关，其一端连接到电源；和
第六开关，其一端连接到第五开关的另一端和第二变压器电容器的另一端，并且其另一端连接到所述单个激励电路的第一开关。


8.根据权利要求7所述的编码器的检测头，其中
通过一次或多次执行包括第一步骤和第二步骤的充电循环来对驱动电容器充电，
在所述第一步骤中，通过接通第三开关、第五开关和第六开关并关断第一开关、第二开关和第四开关来对第一变压器电容器和第二变压器电容器充电，
在所述第二步骤中，借由通过接通第一开关、第四开关和第六开关并关断第二开关、第三开关和第五开关，将在第一变压器电容器中充电的电荷移动到驱动电容器和第一变压器电容器，将电压升高到高于电源电压，并且
发送线圈通过接通第二开关同时关断第一开关来产生交流磁场。


9.根据权利要求7所述的编码器的检测头，其中
通过一次或多次执行包括第一步骤和第二步骤的充电循环来对驱动电容器充电，
在所述第一步骤中，通过接通第二开关、第三开关和第五开关并关断第一开关、第四开关和第六开关来对第一变压器...

【专利技术属性】
技术研发人员：川床修，长谷川年洋，田原智弘，河合章生，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本;JP