编码器、电机及自动化设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种编码器、电机及自动化设备，编码器包括电路板和相对于电路板可运动的磁性部件，电路板包括：至少三个磁感模块，以用于感应磁性部件的磁信号的变化生成以两种磁编码信号，以根据这两种磁编码信号获得编码器的当前时刻的运行方向、圈数值和绝对位置；至少一个光感模块，用于感应编码器的光信号的变化生成光编码信号，以获得编码器的当前时刻的相对位置；信号处理单元，与各个模块均连接以根据编码器的当前时刻的运行方向、圈数值、绝对位置和相对位置确定编码器的当前时刻的位置信息，以解决现有技术中的光电编码器或磁电编码器无法同时满足高精度和抗干扰的要求的问题。求的问题。求的问题。

【技术实现步骤摘要】
编码器、电机及自动化设备


[0001]本技术涉及编码器
，具体而言，涉及一种编码器、电机及自动化设备。

技术介绍

[0002]光电编码器是包括光电码盘，光电码盘的中心套设在转轴上，光电码盘上设置有环形的明暗相间的刻线，光电编码器还包括具有光发射器件和光接收器件，以通过光接收器件来读取光发射器件所发出的光信号并将其转化为电信号，主要用来测量位移或角度，其结构简单、精度较高，但是抗干扰能力较弱。另外，由于光电编码器是通过码盘上刻线来计算精度的，因此，精度越高，码盘就会越大，编码器总体积也就越大。
[0003]磁电编码器则是采用磁电式设计，利用磁器件代替码盘，并设置磁感应器件，利用磁场的变化来产生和提供转子的绝对位置，弥补了光电编码器的上述缺陷，具有抗震、耐腐蚀、耐污染、性能可靠高且结构简单等优点，但是精度较差。
[0004]为了满足编码器使用中的高精度和抗干扰的需求，需要设置一种光磁混合编码器，包括光编码组件和磁编码组件，通过结合磁感芯片和光感芯片所感应到的信号，来解算出更为准确的绝对位置信息，从而提高编码器的测量精度，满足混合编码器的高精度和高稳定性的需求。

技术实现思路

[0005]本技术的主要目的在于提供一种编码器、电机及自动化设备，以解决现有技术中的光电编码器或磁电编码器无法同时高精度和抗干扰的要求的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种编码器，包括电路板和相对于电路板可运动的磁性部件，电路板包括：至少一个光感模块，用于感应编码器的光信号的变化生成以光编码信号，以获得编码器的当前时刻的相对位置；其中，电路板还包括：至少两个第一磁感模块，用于感应磁性部件的磁信号的变化以生成第一磁编码信号，以获得编码器的第一运行方向，并通过第一磁感模块的电平变化确定编码器的当前时刻的磁信号的第一圈数值；至少一个第二磁感模块，用于感应磁性部件的磁信号的变化以生成第二磁编码信号，以获得编码器的当前时刻的第一绝对位置；或，至少两个第三磁感模块，用于感应磁性部件的磁信号的变化以生成第三磁编码信号，以获得编码器的当前时刻的磁信号的第二圈数值；至少一个第四磁感模块，用于感应磁性部件的磁信号的变化以生成第四磁编码信号，通过第三磁编码信号和第四磁编码信号以获得编码器的当前时刻的第二绝对位置和第二运行方向；或，至少两个第五磁感模块，用于感应磁性部件的磁信号的变化以生成第五磁编码信号，以获得编码器的第三运行方向，并通过第五磁感模块的电平变化确定编码器的当前时刻的磁信号的第三圈数值；至少一个第六磁感模块，用于感应磁性部件的磁信号的变化以生成第六磁编码信号，通过第五磁编码信号和第六磁编码信号以获得编码器的当前时刻的第三绝对位置；电路板还包括与第一磁感模块和第二磁感模块，或第三磁
感模块和第四磁感模块，或第五磁感模块和第六磁感模块，以及光感模块均连接的信号处理单元，信号处理单元根据编码器的当前时刻的相对位置、以及第一运行方向、第一圈数值和第一绝对位置，或第二运行方向、第二圈数值和第二绝对位置，或第三运行方向、第三圈数值和第三绝对位置确定编码器的当前时刻的位置信息。
[0007]进一步地，至少两个第一磁感模块或至少两个第三磁感模块或至少两个第五磁感模块输出至少一个第一方波信号组，在一个机械周期内，第一方波信号组包括N个周期的第一方波信号和N个周期的第二方波信号，其中，N≥1，N为整数。
[0008]进一步地，各个第一方波信号组的第一方波信号和第二方波信号在同一时刻的相位差为90度。
[0009]进一步地，第二磁编码信号或第四磁编码信号或第六磁编码信号包括至少一个第一正余弦信号组，在一个机械周期内，第一正余弦信号组包括一个周期的第一正弦信号和一个周期的第一余弦信号，或者，第二磁编码信号或第四磁编码信号或第六磁编码信号包括至少一个第二正余弦信号组，在一个机械周期内，第二正余弦信号组包括两个周期的第二正弦信号和两个周期的第二余弦信号，或者，第二磁编码信号或第四磁编码信号或第六磁编码信号包括至少一个第三正余弦信号组，在一个机械周期内，第三正余弦信号组包括M个周期的第三正弦信号和M个周期的第三余弦信号，其中，M≥3，M为整数；或者，第二磁编码信号或第四磁编码信号或第六磁编码信号包括至少一个周期的数字信号；或者，第二磁编码信号或第四磁编码信号或第六磁编码信号包括至少一个随角度位置呈周期性变化的PWM信号；或者，第二磁编码信号或第四磁编码信号或第六磁编码信号包括至少一个周期的三角波信号；或者，第二磁编码信号或第四磁编码信号或第六磁编码信号包括至少四个周期的梯形波信号。
[0010]进一步地，光编码信号包括至少一个第二方波信号组，在一个机械周期内，第二方波信号组包括H个周期的第三方波信号和H个周期的第四方波信号，其中，H≥1，H为整数；或者，光编码信号包括至少一个第四正余弦信号组，在一个机械周期内，第四正余弦信号组包括K个周期的正弦信号和K个周期的余弦信号，其中，K≥1，K为整数。
[0011]进一步地，各个第二方波信号组的第三方波信号和第四方波信号在同一时刻的相位差为90度。
[0012]进一步地，编码器包括设置有码道的码盘，光感模块用于感应码盘的光信号的变化以生成光编码信号；和/或，编码器包括设置有码道的环形光栅，光感模块用于感应环形光栅的光信号的变化以生成光编码信号；和/或，编码器包括设置有码道的鼓形光栅，光感模块用于感应鼓形光栅的光信号的变化以生成光编码信号；或，编码器包括设置有码道的光栅尺，光感模块用于感应光栅尺的光信号的变化以生成光编码信号。
[0013]进一步地，光感模块发射的光线经过码道反射后被光感模块再次接收；或，编码器还包括用于发射光线的光源，光源发出的光线经过码道反射或者透射后被光感模块接收。
[0014]进一步地，磁性部件包括磁钢、磁环、磁鼓和磁尺中的至少一种。
[0015]进一步地，第一磁感模块或第二磁感模块或第三磁感模块或第四磁感模块或第五磁感模块或第六磁感模块包括霍尔开关或磁感芯片的至少一种，磁感芯片包括TMR、GMR和AMR的至少一种。
[0016]进一步地，光编码信号还包括至少一个Z脉冲信号，信号处理单元接收并处理Z脉
冲信号以获得编码器的当前时刻的光信号圈数值。
[0017]进一步地，第一磁感模块或第三磁感模块或第五磁感模块的数量为两个，两个第一磁感模块或第三磁感模块或第五磁感模块的中心线之间的夹角为90度或270度机械角度；或，第一磁感模块或第三磁感模块或第五磁感模块的数量为H个，其中，H≥3，H为整数，H个第一磁感模块或第三磁感模块或第五磁感模块绕编码器的转动轴线等间隔布置，任意相邻两个第一磁感模块或第三磁感模块或第五磁感模块的夹角为180度/H或360度/H的机械角度。
[0018]进一步地，码道为游标码码道、格雷码码道、M序列码道和单圈码道中的任意一种。
[0019]根据本技术的第二方面，提供了一种电机，包括编码器，编码器为上述的编码器。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种编码器，包括电路板(1)和相对于所述电路板(1)可运动的磁性部件(3)，其特征在于，所述电路板(1)包括：至少一个光感模块(6)，用于感应所述编码器的光信号的变化生成以光编码信号，以获得所述编码器的当前时刻的相对位置；其中，所述电路板(1)还包括：至少两个第一磁感模块(4)，用于感应所述磁性部件(3)的磁信号的变化以生成第一磁编码信号，以获得所述编码器的第一运行方向，并通过所述第一磁感模块的电平变化确定所述编码器的当前时刻的磁信号的第一圈数值；至少一个第二磁感模块(5)，用于感应所述磁性部件(3)的磁信号的变化以生成第二磁编码信号，以获得所述编码器的当前时刻的第一绝对位置；或，至少两个第三磁感模块，用于感应所述磁性部件(3)的磁信号的变化以生成第三磁编码信号，以获得所述编码器的当前时刻的磁信号的第二圈数值；至少一个第四磁感模块，用于感应所述磁性部件(3)的磁信号的变化以生成第四磁编码信号，通过第三磁编码信号和第四磁编码信号以获得所述编码器的当前时刻的第二绝对位置和第二运行方向；或，至少两个第五磁感模块，用于感应所述磁性部件(3)的磁信号的变化以生成第五磁编码信号，以获得所述编码器的第三运行方向，并通过所述第五磁感模块的电平变化确定所述编码器的当前时刻的磁信号的第三圈数值；至少一个第六磁感模块，用于感应所述磁性部件(3)的磁信号的变化以生成第六磁编码信号，通过第五磁编码信号和第六磁编码信号以获得所述编码器的当前时刻的第三绝对位置；所述电路板(1)还包括与所述第一磁感模块和所述第二磁感模块，或所述第三磁感模块和所述第四磁感模块，或所述第五磁感模块和所述第六磁感模块，以及所述光感模块(6)均连接的信号处理单元，所述信号处理单元根据所述编码器的当前时刻的所述相对位置、以及所述第一运行方向、所述第一圈数值和所述第一绝对位置，或所述第二运行方向、所述第二圈数值和所述第二绝对位置，或所述第三运行方向、所述第三圈数值和所述第三绝对位置确定所述编码器的当前时刻的位置信息。2.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，所述至少两个第一磁感模块(4)或所述至少两个第三磁感模块或至少两个第五磁感模块输出至少一个第一方波信号组，在一个机械周期内，所述第一方波信号组包括N个周期的第一方波信号和N个周期的第二方波信号，其中，N≥1，N为整数。3.根据权利要求2所述的编码器，其特征在于，各个所述第一方波信号组的所述第一方波信号和所述第二方波信号在同一时刻的相位差为90度。4.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，所述第二磁编码信号或所述第四磁编码信号或所述第六磁编码信号包括至少一个第一正余弦信号组，在一个机械周期内，所述第一正余弦信号组包括一个周期的第一正弦信号和一个周期的第一余弦信号，或者，
所述第二磁编码信号或所述第四磁编码信号或所述第六磁编码信号包括至少一个第二正余弦信号组，在一个机械周期内，所述第二正余弦信号组包括两个周期的第二正弦信号和两个周期的第二余弦信号，或者，所述第二磁编码信号或所述第四磁编码信号或所述第六磁编码信号包括至少一个第三正余弦信号组，在一个机械周期内，所述第三正余弦信号组包括M个周期的第三正弦信号和M个周期的第三余弦信号，其中，M≥3，M为整数；或者，所述第二磁编码信号或所述第四磁编码信号或所述第六磁编码信号包括至少一个周期的数字信号；或者，所述第二磁编码信号或...

【专利技术属性】
技术研发人员：左思，蓝维隆，
申请(专利权)人：深圳市灵犀自动化技术有限公司，
类型：新型
国别省市：