本方案公开了一种电涡流感应式高精度无磁编码器，通过在定子上设置发射线圈和感应线圈，在转子上设置和定子配合的金属片，在旋转过程中能够利用转子表面形成的电涡流引起感应线圈的电压变化，从而实现绝对值角度信号的捕捉，相对于一般的编码器，该方案具有转换精度高，结构简单，体积小，且不受杂散磁场干扰等优点；此外，本方案定子上设置内外两圈线圈，两圈线圈互不影响，并配合内外两圈不同铜箔数量的转子，实现粗精同步感应，最后进行粗精结合，增加最终的感应精度，而且外圈通过外环铜箔的设计具有十六个周期，使编码器具有更高的精度和分辨率，从而实现高精度的电涡流式无磁编码器。器。器。
【技术实现步骤摘要】
一种电涡流感应式高精度无磁编码器
[0001]本技术属于编码器
，尤其涉及一种电涡流感应式高精度无磁编码器。
技术介绍
[0002]编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器包括绝对式编码器和增量式编码器，增量式编码器在每次上电时需要重新规定零点，而绝对式则不需要。绝对式编码器与增量式编码器相对应，指的是对应一圈，每个基准的角度发出一个唯一与该角度对应的数值，通过外部记圈器件可以进行多个位置的记录和测量。
[0003]绝对式编码器中有光电编码器、机电编码器和感应式编码器，光电编码器转换精度高，占据编码器主要市场，但结构复杂、体积大、价格高、抗恶劣环境能力差，不适应恶劣环境系统。机电编码器转换精度较高，抗恶劣环境能力强，广泛应用于军事领域及恶劣环境领域，但是，由于采用旋转变压器作为位置传感器，存在体积大、重量重的缺陷，难以满足用户对轻量化、小型化的要求。感应式编码器普遍体积小，抗恶劣环境能力强，但是存在信号易受金属导线，电子元器件干扰，以及电机本体漏磁等杂散磁场干扰，而这些干扰影响着编码器的转换分辨率和精度。
[0004]为了解决上述技术问题，人们进行了长期研究，提出了电涡流感应式编码器，并一代代地更新和优化着电涡流感应式编码器，如中国专利公开的电磁感应式旋转编码器(申请号：201710132202.5)，该方案对现有的电磁感应式编码器提出改进，对接收线圈的布线方式进行改进，能够降低电路板布线本身对接收信号造成的影响，但是仍然存在一些缺陷，如上述结构的传感器仍然存在精度不够高的问题，在精度和分辨率上还有待改善。为此，本方案针对此类传感器的精度问题提出解决方案以实现高精度的电涡流式无磁编码器。
技术实现思路
[0005]本技术的目的是针对上述问题，提供一种电涡流感应式高精度无磁编码器。
[0006]为达到上述目的，本技术采用了下列技术方案：
[0007]一种电涡流感应式高精度无磁编码器，包括转子、定子和处理电路，其特征在于，所述的定子包括内组环形发射线圈、外组环形发射线圈、内组感应线圈和外组感应线圈；
[0008]所述的处理电路包括振荡信号发生电路、整流滤波接收电路和处理转换电路；
[0009]所述的振荡信号发生电路连接于所述的内组环形发射线圈和外组环形发射线圈以使发射线圈能够在振荡信号激励下产生交变电磁场；
[0010]所述的转子包括用于在旋转过程中对发射线圈交变电磁场强度产生不同程度影响的金属结构；
[0011]所述的整流滤波接收电路连接于所述的内组感应线圈和外组感应线圈以用于接收内组感应线圈和外组感应线圈在金属结构影响下感应到的不同程度的交变感应电动势；
[0012]所述的处理转换电路用于根据接收到的两路交变感应电动势输出当前转子位置对应的编码信号。
[0013]在上述的电涡流感应式高精度无磁编码器中，所述的金属结构包括与内组感应线圈正投影同心且位置相对的内环铜箔，和与外组感应线圈正投影同心且位置相对的外环铜箔，且内环铜箔与外环铜箔的铜箔构成数量不同，以使内组感应线圈和外组感应线圈在转子旋转过程中输出不同周期的两路交变感应电动势。
[0014]在上述的电涡流感应式高精度无磁编码器中，所述内环铜箔的构成数量为一片，外环铜箔的构成数量为16片，以使内组感应线圈和外组感应线圈分别输出1周期和16周期的两路交变感应电动势。
[0015]在上述的电涡流感应式高精度无磁编码器中，内组感应线圈由两组相互之间存在特定角度相位差的内感应线圈构成，两组内感应线圈在交变电磁场的作用下分别产生两路1周期的交变感应电动势；
[0016]外组感应线圈由两组相互之间存在特定角度相位差的外感应线圈构成，两组外感应线圈在交变电磁场的作用下分别产生两路16周期的交变感应电动势。
[0017]在上述的电涡流感应式高精度无磁编码器中，两组外感应线圈具有相同的几何形状，且均由沿着圆周方向依次绕制的N个类正弦闭合金属导线构成，N＞2；
[0018]两组内感应线圈具有相同的几何形状，且分别由两个绕制的类正弦闭合金属导线构成。
[0019]在上述的电涡流感应式高精度无磁编码器中，两组外感应线圈均由沿着圆周方向依次绕制的32个类正弦闭合金属导线构成。
[0020]在上述的电涡流感应式高精度无磁编码器中，两组内感应线圈之间的角度相位差为90度；两组外感应线圈之间的角度相位差为90度。
[0021]在上述的电涡流感应式高精度无磁编码器中，所述的定子自靠近转子一侧至远离转子一侧依次具有第一层板和第二层板，且所述的内组环形发射线圈、外组环形发射线圈被设置在第二层板上，内组感应线圈和外组感应线圈被设置在第一层板和第二层板上。
[0022]在上述的电涡流感应式高精度无磁编码器中，所述的定子还包括第三层板和第四层板，且所述的处理电路被设置在所述的第四层板上，所述的第三层板为由非导电材料制成的隔离层，第三层板上具有用于连通第一层板、第二层板线圈和第四层板处理电路之间的导电通孔。
[0023]在上述的电涡流感应式高精度无磁编码器中，所述转子与定子的安装距离小于或等于4mm；
[0024]所述的振荡信号发生电路用于向所述内组环形发射线圈、外组环形发射线圈传输大于或等于2.5MHz的高频正弦信号以使发射线圈在振荡信号激励下产生交变电磁场。
[0025]本技术的优点在于：
[0026]本方案通过在定子上设置发射线圈和感应线圈，在转子上设置和定子配合的金属片，在旋转过程中能够利用转子表面形成的电涡流引起感应线圈的电压变化，从而实现绝对值角度信号的捕捉，相对于一般的编码器，该方案具有转换精度高，结构简单，体积小，且不受杂散磁场干扰等优点；
[0027]本方案定子上设置内外两圈线圈，两圈线圈互不影响，并配合内外两圈不同铜箔
数量的转子，实现粗精同步感应，最后进行粗精结合，增加最终的感应精度，而且外圈通过外环铜箔的设计具有十六个周期，使编码器具有更高的精度和分辨率，从而实现高精度的电涡流式无磁编码器；
[0028]本方案在设置线圈的两层和设置处理电路的一层中间增加了一层隔离层，能够降低电路板对线圈的影响。
附图说明
[0029]图1为本技术电涡流感应式高精度无磁编码器的转子定子构成示意图；
[0030]图2为本技术电涡流感应式高精度无磁编码器的转子定子构成的正视图；
[0031]图3为本技术电涡流感应式高精度无磁编码器中定子的第一层板截面示意图；
[0032]图4为本技术电涡流感应式高精度无磁编码器中定子的第二层板截面示意图
[0033]图5为本技术电涡流感应式高精度无磁编码器中定子的第三层板截面示意图
[0034]图6为本技术电涡流感应式高精度无磁编码器中定子的第四层板截面示意图
[0035]图7为本技术电涡流感应式高精本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电涡流感应式高精度无磁编码器，包括转子(2)、定子(1)和处理电路(3)，其特征在于，所述的定子(1)包括内组环形发射线圈(11)、外组环形发射线圈(12)、内组感应线圈(13)和外组感应线圈(14)；所述的处理电路(3)包括振荡信号发生电路(31)、整流滤波接收电路(32)和处理转换电路(33)；所述的振荡信号发生电路(31)连接于所述的内组环形发射线圈(11)和外组环形发射线圈(12)以使发射线圈能够在振荡信号激励下产生交变电磁场；所述的转子(2)包括用于在旋转过程中对发射线圈交变电磁场强度产生不同程度影响的金属结构；所述的整流滤波接收电路(32)连接于所述的内组感应线圈(13)和外组感应线圈(14)以用于接收内组感应线圈(13)和外组感应线圈(14)在金属结构影响下感应到的不同程度的交变感应电动势；所述的处理转换电路(33)用于根据接收到的两路交变感应电动势输出当前转子位置对应的编码信号。2.根据权利要求1所述的电涡流感应式高精度无磁编码器，其特征在于，所述的金属结构包括与内组感应线圈(13)正投影同心且位置相对的内环铜箔(21)，和与外组感应线圈(14)正投影同心且位置相对的外环铜箔(22)，且内环铜箔(21)与外环铜箔(22)的铜箔构成数量不同，以使内组感应线圈(13)和外组感应线圈(14)在转子(2)旋转过程中输出不同周期的两路交变感应电动势。3.根据权利要求2所述的电涡流感应式高精度无磁编码器，其特征在于，所述内环铜箔(21)的构成数量为一片，外环铜箔(22)的构成数量为16片，以使内组感应线圈(13)和外组感应线圈(14)分别输出1周期和16周期的两路交变感应电动势。4.根据权利要求1所述的电涡流感应式高精度无磁编码器，其特征在于，内组感应线圈(13)由两组相互之间存在特定角度相位差的内感应线圈构成，两组内感应线圈在交变电磁场的作用下分别产...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝向辉，赖伟鹏，
申请(专利权)人：杭州全仁电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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