专利名称：一种低压直流霍尔编码器的制作方法
技术领域：
本发明涉及编码器技术领域，具体涉及一种低压直流霍尔编码器。
背景技术：
编码器是一个机械与电子紧密结合的精密测量器件，一般应用于机械角度、速度、 位置的测量。它通过光电原理或电磁原理将一个机械的几何位移量转换为电子信号(电子脉冲信号或者数据串)，这种电子信号通常需要连接到控制系统(e. g. PLC、高速计数�？椤� 变频器等)，控制系统经过计算便可以得到测量的数据，以便进行下一步工作。但现有的磁编码器上一般只安装有一个霍尔传感器，且其没有过压保护、反极性保护和抗电磁干扰功能等，如在汽车常见的恶劣环境中无法保持高的测量灵敏度及精度，信号的输出也不稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够适应汽车常见的恶劣环境，且保持高的测量灵敏度及精度，信号输出稳定的低压直流霍尔编码器。本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现，一种低压直流霍尔编码器，包括上盖、外环壳、齿轮及固定环，所述的上盖、外环壳、齿轮及固定环以圆心为中心通过一固定螺栓依次连成一整体，所述上盖与外环壳之间设有PCB电路板，其特征在于所述的PCB电路板上包括一霍尔齿轮传感器器件，所述的霍尔齿轮传感器器件上集成两个霍尔传感器、磁钢片、一个差分放大器、一个滤波器及一个施密特触发器。所述的PCB电路板上设有一个开集电极输出电路，用来提供输出信号，PCB电路板上还集成了过压保护、反极性保护和抗电磁干扰功能，因而可以应用在汽车中常见的恶劣环境。所述的PCB电路板上还设有一个评估电路，该电路只评估场强差异值，而不是绝对的场强值，这意味着温度漂移、制造容差和磁场环境等因素对测量结果的影响可以降到最低。所述的两个霍尔传感器相隔2. 5毫米。当该霍尔器件处在任何极性的恒定磁场中时，其上的两个霍尔传感器将产生同样的输出信号。无论该磁场的绝对强度有多大，它们之间的差值总为零。然而，由于一个单元面向磁场集中的轮齿，另一个单元则面向一个齿隙，如果两个霍尔单元之间存在磁场梯度， 那么将产生一个差值信号，并在芯片上放大。实际上，这个差值体现了一个小偏移，它可由相应集成的控制机制来修正。这种动态差分原理使传感器表面与齿轮之间存在较大气隙的条件下能保持高灵敏度。本发明的有益效果是本发明结合汽车测速实际环境设计而出，测量灵敏度及精度高，输出信号稳定，可以应用在汽车中常见的恶劣环境。
图1是本发明装配结构示意图；图2是本发明装配后结构示意图；图3是本发明电路图；图4是本发明电路原理图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。如图1至图4所示，一种低压直流霍尔编码器，包括上盖1、外环壳3、齿轮6及固定环7，上盖1、外环壳3、齿轮6及固定环7以圆心为中心通过一固定螺栓5依次连成一整体，上盖1与外环壳2之间设有PCB电路板2，PCB电路板2上包括一霍尔齿轮传感器器件， 霍尔齿轮传感器器件上集成两个霍尔传感器、磁钢片、一个差分放大器、一个滤波器及一个施密特触发器。PCB电路板2上设有一个开集电极输出电路，用来提供输出信号，PCB电路板2上还集成了过压保护、反极性保护和抗电磁干扰功能，因而可以应用在汽车中常见的恶劣环境，PCB电路板2上还设有一个评估电路，该电路只评估场强差异值，而不是绝对的场强值， 这意味着温度漂移、制造容差和磁场环境等因素对测量结果的影响可以降到最低，两个霍尔传感器相隔2. 5毫米。本发明对于差值信号的生成和评估，这里可以一个感应铁磁齿轮这样的典型应用来解释，安装在器件背面任何一端的一个永久磁体产生一个恒定的偏置磁�。骷诘牧礁龌舳衅飨喔�2. 5毫米。如果一个传感器暂时面对一个轮齿而另一个面对齿隙，那么该轮齿将作为一个磁通量聚集器，它通过该霍尔传感器增加了磁通密度，由此产生一个差分信号。随着齿轮的转动，该差分信号的极性将改变，改变的速度同轮齿与齿隙之间变换的速度一样。当过零点直接出现在该轮齿或齿隙的中心时，该轮齿的边缘就会产生最大的差值。当该差值超过上限阈值时，输出晶体管将关断。随着差值降到下限阈值，晶体管打开。其上集成的高通滤波器利用一个时间常数来调节该差值信号到零，该时间常数可由一个外部电容来设定。这种方式只对那些以最低速率变化的差值进行评估(最低速率取决于电容值)。输出信号在稳态下没有限定，它所达到的精度将允许存在小的切换磁滞和较大气隙(最大3.5毫米)。一个齿轮可由其模数来表征m = d/z。其中d是齿径，ζ是轮齿数量。轮齿到轮齿的距离为T，齿距的计算公式为T= π Xm0当一个霍尔传感器面对一个轮齿而另一个霍尔传感器面对一个齿隙时，感应到的差值最大。该器件内两个霍尔传感器的间隔为2. 5毫米，在模数为1，对应的齿距为3. 14毫米的条件下，该器件都可以感应到差值。轮齿传感器的输出信号是矩形波，开关状态的每次改变代表从轮齿到齿隙的一次变换。对于矩形轮齿(例如模数2)和1到2毫米的感应距离来说，信号的占空比几乎为 1 1。为数字形式切换序列也可由一个微控制器和软件来实现评估。将这些传感器信号连接到微控制器的两个中断输入上，与此同时，用软件监测较低的截止频率。
如果正比于速度的电压以数字形式生成，或者相关的系统中有一个微计算机可作为数字控制器，将齿轮传感器连接到一个微控制器的计数输入端(例如，8051单片机上计数器0的外部输入端)，通过计数确定时间窗口(Twindow)内该传感器输出高/低转变的次数就可知道齿轮的旋转速度。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种低压直流霍尔编码器，包括上盖、外环壳、齿轮及固定环，所述的上盖、外环壳、 齿轮及固定环以圆心为中心通过一固定螺栓依次连成一整体，所述上盖与外环壳之间设有 PCB电路板，其特征在于所述的PCB电路板上包括一霍尔齿轮传感器器件，所述的霍尔齿轮传感器器件上集成两个霍尔传感器、磁钢片、一个差分放大器、一个滤波器及一个施密特触发器，所述的PCB电路板上设有一个开集电极输出电路，用来提供输出信号，PCB电路板上还集成了过压保护、反极性保护和抗电磁干扰�？�。
2.根据权利要求1所述的一种低压直流霍尔编码器，其特征在于所述的PCB电路板上设有一个评估电路。
3.根据权利要求1所述的一种低压直流霍尔编码器，其特征在于所述的两个霍尔传感器相隔2. 5毫米。
全文摘要
一种低压直流霍尔编码器，涉及编码器技术领域，包括上盖、外环壳、齿轮及固定环，所述的上盖、外环壳、齿轮及固定环以圆心为中心通过一固定螺栓依次连成一整体，所述上盖与外环壳之间设有PCB电路板，其特征在于所述的PCB电路板上包括一霍尔齿轮传感器器件，所述的霍尔齿轮传感器器件上集成两个霍尔传感器、磁钢片、一个差分放大器、一个滤波器及一个施密特触发器。一个施密特触发器用来对该信号进行数字化，一个开集电极输出电路提供输出信号。PCB电路板上还集成了过压保护、反极性保护和抗电磁干扰功能，因而可以应用在汽车中常见的恶劣环境且测量灵敏度及精度高，输出信号稳定。
文档编号G01D3/036GK102175270SQ20111004490
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者应龙 申请人:合肥德通科贸有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
