专利名称：红外导光式绝对值编码器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于自动测量控制仪器技术领域，具体地说是一种集光、机、电技术于 一体的数字化的红外导光式绝对值编码器。
背景技术：
现有的编码器有增量型编码器，其掉电后需要退回到基准原点使系统从初始位置 开始，或在经过一阵干扰后，需从新复位以准确的位置信号。因此，其掉电信号丢失问题，抗 干扰能力差，给使用带来很多不便。且现有此类型绝对值编码器光源为点发光，几个码道同 时接收一个光源，信号强度不一，稳定性差；由于红外发射元件的红外光发散角为150° 155°，对相邻码道产生干涉，发生数据信号混乱现象。
发明内容本实用新型的目的是提供一种具有停电记忆功能和准确达接收的红外导光式绝 对值编码器。本实用新型的目的是这样实现的它包括有外壳、电缆密封头、红外发光管、光栅、 光栅座、红外探测器、单片机、稳压电源、主板电路板、发射电路板、接收电路板、滚动轴承、 码盘和码盘轴，其特征是所述的外壳上设置有电缆密封头，在外壳中心轴线位置上设置有 通过滚动轴承支撑的高位码盘轴和低位码盘轴，高位码盘轴和低位码盘轴之间通过齿轮传 动机构连接，在高位码盘轴和低位码盘轴上均设置有一码盘，在两个码盘的两侧分别设置 有发射电路板和接收电路板，在发射电路板上设置有红外发光管和导光罩，在接收电路板 上设置有红外探测器、光栅和光栅座，所述红外发光管和红外探测器一一对应，在外壳内还 设置有一主板电路板，该主板电路板上设置有稳压电源和单片机，所述的各电路板通过控 制电路连接。所述的码盘是格雷码盘或金属码盘。所述的控制电路包括电源电路、由单片机电路和通讯电路组成的主电路板电路、 发射电路板电路以及接收电路板电路。所述的电源电路包括滤波稳压电路及保护电路。所述的单片机电路还包括CPU工作电路和看门狗电路。本实用新型体积�。ぞ苄 ⒙肱碳湮藁到哟ィ俳细撸牡停倜ぃ� 精确度高，无重复误差；编码器旋转时，有与其位置一一对应的代码，当停电或关机后，再 开机重新测量时，仍可准确地读出停电或关机位置的代码(即具有停电记忆功能)。本实 用新型通过导光罩解决因红外光干涉使信号混乱的现象，实现红外发射元件和接收元件一 对一的关系，通过RS485通讯方式和上位机(PC机)连接，实现测量。本实用新型结构简单， 运行稳定可靠，适用范围广其精度高量程大，不怕干扰掉电，在被广泛应用于如军事、汽车、 水利、冶金、化工、造纸、矿山、港口机械等各行业。本实用新型的目的是提供一种红外导光 式绝对值编码器，光电扫描分度盘上的格雷码模型以确定绝对值位置值，输出数码信号，其有如下显著特点绝对型编码器的每一个位置是唯一的，当掉电时，绝对型编码器的位置不 会丢失，其数据码盘通过转轴与机械联动，每个位置是唯一的，一旦电源接通，它即可读出 出现时准确的位置信号，不需要退回到基准原点使系统从初始位置开始。同样，在发生不确 定性干扰后，可通过复读从新获得准确的位置信号。因此，绝对型编码器与增量型编码器相 比，不存在掉电信号丢失问题，抗干扰能力强，可用于长期的定位控制。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的电源电路图；图3是本实用新型主板电路图；图4是本实用新型发射接收板电路图；图5是本实用新型整体电路原理图。附图编号说明1电缆密封头、2单片机、3主板电路板、4双排插针(插座)、5高位 格雷码盘、6齿轮传动机构、7双排插针(插座)、8导光罩、9红外发光管、10光栅、11光栅座、 12红外探测器、13稳压电源、14双排插针(插座)、15高位发射电路板、16外壳、17高位接收 电路板、18滚动轴承、19高位码盘轴、20低位发射电路板、21单排插针(插座)、22低位格雷 码盘、23低位接收电路板、M滚动轴承、25低位码盘轴。下面将结合附图通过实例对本实用新型作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是 本实用新型其中的例子而已，并不代表本实用新型所限定的权利保护范围，本实用新型的 权利保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型主要包括有外壳16、电缆密封头1、红外发光管9、光栅 10、光栅座11、红外探测器12、单片机2、稳压电源13、主板电路板3，在外壳16上设置有电 缆密封头1，在外壳中心轴线位置上设置有通过滚动轴承18、M支撑的高位码盘轴19和低 位码盘轴25，高位码盘轴19和低位码盘轴25之间通过齿轮传动机构6连接，在高位码盘轴 19上设置有一高位格雷码盘5，在低位码盘轴25上设置有一低位格雷码盘22，在高位格雷 码盘5的两侧设置有高位发射电路板15和高位接收电路板17，在低位格雷码盘22的两侧 设置有低位发射电路板20和低位接收电路板23，在高位发射电路板15和低位发射电路板 20上设置有红外发光管9和导光罩8，在高位接收电路板17和低位接收电路板23上设置 有红外探测器12、光栅10和光栅座11，红外发光管9和红外探测器12—一对应，在外壳16 内还设置有一主板电路板3，该主板电路板上设置有稳压电源13和单片机2，所述的各电路 板通过控制电路连接，该控制电路包括电源电路、由单片机电路和通讯电路组成的主电路 板电路、发射电路板电路以及接收电路板电路，电源电路包括滤波稳压电路及保护电路。单 片机电路还包括CPU工作电路和看门狗电路。如图2 4所示，各电路组成如下电源电路由保险丝F1，二极管D1，电容Cl，工作�？閁l组成的滤波稳压电路， 由电容C2，电解电容E1，工作模块U2组成的滤波稳压电路，输出+5V，由电容C3，电解电 容E2 E5组成的滤波电路，在经过二极管D2，D3,保护电路，到工作模块U3稳压，电解电容E6，电阻Rl滤波，输出+3. 3V直流电压。主电路板电路U4为CPU，C4为电源滤波电容，晶振Gl、G2，电容C5、C6，晶振电 路组成CPU工作电路，由工作�？門O，稳压二极管Z1、Z2，电阻R6、R7组成RS485通讯电路， 由工作�？閁5，电阻R2 R5，电容C7、C8，二极管D5组成看门狗电路，C9为滤波电容。发射电路板电路以及接收电路板电路电源输入+3. 3V电压经过电阻R8 Rll 限流后加在红外发光管Ll L7上，Ll L7发光经过码盘遮挡后，照在气敏NPN三极管 QMl QM7与电容ClO C16组成的接收电路上，产生一组编码信号，信号经过电阻R19 R46, NPN三极管Ql 14，二极管D6 D12组成的放大电路后传送到CPU上。如图5所示，电路工作原理如下电源+12V电压由保险丝F1，二极管D1，电容 Cl,工作模块Ul组成的滤波稳压电路，电容C2，电解电容E1，工作�？閁2组成的滤波稳压 电路，电容C3、电解电容E2 E5组成的滤波电路，在经过二极管D2，D3,保护电路，到工作 模块U3稳压，电解电容E6、电阻Rl滤波输出+3. 3V后到发射板，电阻R8 Rll限流后加在 Ll L7上，Ll L7发光经过码盘遮挡后，照在气敏NPN三极管QMl QM7与电容ClO C16组成的接收电路上，产生一组编码信号，信号经过电阻R19 R46，NPN三极管Ql 14， 二极管D6 D12组成的放大电路后传送到U4，CPU上。经过数据处理后传送到由工作�？� TO，稳压二极管Zl、Z2，电阻R6、R7组成RS485通讯电路与PC机联机。首先，电力输入和信号输出由主板电路板3进行，与其他电路板的连接导线为单、 双排插针(插座)，通电后高、低位的红外发光管9发出一定频率的红外光，低位码盘轴25在 测量主机的动力扭矩下转动。低位码盘轴25与齿轮传动机构6、高位码盘轴16组成高、低 位码盘转动系，高、低位格雷码盘分别被安装固定在高、低位码盘轴上，低位码盘轴25在转 动的同时带动高、低位格雷码盘5、22转动，通过码盘上由数个码道之间不同位置光栅孔组 成符合格雷码要求的通、断光路。不同码道上的红外探测器12，按其码盘给定的通、断光信 号，经过光电转换电路转换成符合格雷码要求的高、低电位信号，由单片机2把高、低电位 信号转换成所需的数字信号并输出。综上所述，实现了本实用新型的目的。
权利要求1.一种红外导光式绝对值编码器，它包括有外壳、电缆密封头、红外发光管、光栅、光栅 座、红外探测器、单片机、稳压电源、主板电路板、发射电路板、接收电路板、滚动轴承、码盘 和码盘轴，其特征是所述的外壳上设置有电缆密封头，在外壳中心轴线位置上设置有通过 滚动轴承支撑的高位码盘轴和低位码盘轴，高位码盘轴和低位码盘轴之间通过齿轮传动机 构连接，在高位码盘轴和低位码盘轴上均设置有一码盘，在两个码盘的两侧分别设置有发 射电路板和接收电路板，在发射电路板上设置有红外发光管和导光罩，在接收电路板上设 置有红外探测器、光栅和光栅座，所述红外发光管和红外探测器一一对应，在外壳内还设置 有一主板电路板，该主板电路板上设置有稳压电源和单片机，所述的各电路板通过控制电 路连接。
2.根据权利要求1所述的红外导光式绝对值编码器，其特征是所述的码盘是格雷码 盘或金属码盘。
3.根据权利要求1所述的红外导光式绝对值编码器，其特征是所述的控制电路包括 电源电路、由单片机电路和通讯电路组成的主电路板电路、发射电路板电路以及接收电路 板电路。
4.根据权利要求3所述的红外导光式绝对值编码器，其特征是所述的电源电路包括 滤波稳压电路及保护电路。
5.根据权利要求3所述的红外导光式绝对值编码器，其特征是所述的单片机电路还 包括CPU工作电路和看门狗电路。
专利摘要一种红外导光式绝对值编码器，其技术要点是外壳上设置电缆密封头，在外壳中设置通过滚动轴承支撑的高位码盘轴和低位码盘轴，高位码盘轴和低位码盘轴之间通过齿轮传动机构连接，在高位码盘轴和低位码盘轴上均设置一码盘，在两个码盘的两侧分别设置发射电路板和接收电路板，在发射电路板上设置红外发光管和导光罩，在接收电路板上设置红外探测器、光栅和光栅座，红外发光管和红外探测器一一对应，在外壳内还设置主板电路板，该主板电路板上设置有稳压电源和单片机，各电路板通过控制电路连接。本实用新型体积小，驱动扭拒小、码盘间无机械接触，转速较高，功耗低，寿命长，精确度高，无重复误差、具有停电记忆功能、运行稳定可靠、适用范围广。
文档编号G01D5/36GK201858984SQ201020625500
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者刘万更, 张晶, 李大伟, 王森, 陈孝东 申请人:中海润科技集团有限公司
专业数控铣床产品供应商
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