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专利名称：一种霍尔旋转编码器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及编码器，具体设计一种霍尔旋转编码器。
背景技术：
在工业控制中，通常使用接近开关或光电开关舰行移动中设备的定位。目前， 接近开关或光电开关的定位技术已经相当成熟，应用也非常广泛，但是，随着工控 技术的不断发展，人们对设备的位移又有了新的要求，不仅需要对设备的移动进行 定位，还需要实时获知设备在移动中的具体位置，这样，编码器就成了人们的重点 研，象。编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。按照读出方式 编码器可以分为接触式和非接触式两种.接触式采用电刷输出， 一电刷接触导电区 或绝缘区来表示代码的状态是"1 "还是"0 ";非接触式的接受敏感元件是光敏 元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是"1 "还是 "0 "，光敏编码器具有分辨率高、可精确测量的优点。传统编码器的不足之处在 于电刷式编码器的电刷容易导致接触不良，尤其在长期使用以后，这种缺陷更加 明显；光敏编码器的结构复杂，安装精度要求高，对应用环境要求较高，限制了其 应用。

实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对上述不足提供一种结构简单、安装方便， 且对环境适应能力强的一种霍尔旋转编码器。
为解决上述技术问题，本霍尔旋转编码器的结构特点是包括磁阵列转盘和与 之对应的信号转换器，磁阵列转盘的外周上按圆形轨迹均布有磁i央，只有一个磁块 的N极或S极朝向圆心；信号转换器包括外壳，外壳内重叠安装有两个感应相反磁 极磁力线的单极性霍尔传感器，单极性霍尔传感器的感应信号经安装在外壳内的控 制器处理后输出。
本结构的霍尔旋转编码器是利用霍尔传感器感应旋转磁场进行编码测量的原 理工作的。本霍尔旋转编码器是采用非接触测量方式进行检测，所以采用了分体结 构。为了提供旋转磁�。�本霍尔旋转编码器包括一个磁阵列转盘，磁阵列转盘的外周上按圆形轨迹均布有磁块，所有磁i央都代表一个固定的位置；为了方便将磁±央代 表的位置信息转换成代表位置的电信号，本霍尔旋转编码器还包括一个与磁阵列转 盘位置对应的信号转换器，信号转换器包括能感应磁场变化的单极性霍尔传感器， 为了使信号转换器能够较好地接收磁阵列转盘发出的磁信号，单极性霍尔传感器的 接收磁力线方向与磁阵列转盘中磁块发出磁力线的方向一致；这样，当磁阵列转盘
转动时，不同的磁i央就在单极性霍尔传感器附近产生一个脉冲式磁信号，当磁块与
单极性霍尔传感器距离最近时，单极性霍尔传感器感应出的电信号最强，当相邻两 个磁块的中间部分与单极性霍尔传感器距离最近时，单极性霍尔传感器感应出的电 信号最弱，为了将该电信号转换成标准的脉冲电信号，单极性霍尔传感器的输出端 与控第螺的输入端构成电连接，为了方便安装使用，两个单极性霍尔传感器和控制
器封装在外壳内；为了使本霍尔旋转编码器测量更准确，在磁阵列转盘的戶万有磁块 中，只有一个磁块的N极或S极朝向圆心方向安装，该磁块成为零点磁块或标志磁 ±央，其他剩余磁i央按照S极或N极朝向圆心方向安装，相应的，为了区别所接收到 的磁力线是磁块的S极发出的还是N极发出的，所述单极性霍尔传感器的数量为两 个，这两个单板性霍尔传感器在接收磁力线方向上重叠放置，且该两个单极性霍尔 传感器接收磁力线的方向相反，也就是说，如果临近磁块的单极性霍尔传感器只能 接收S极朝向圆心的磁块N极发出的磁力线，那么远离磁块的单极性霍尔传感器只 育g接收N极朝向圆心的磁块S极发出的磁力线，两个单极性霍尔传感器的输出端都 与控制器输入端构成电连接，这样，当磁阵列转盘从零点磁块开始旋转一周时，零 点磁块重复一次，控制器只需计算一个周期的角度或位移即可，旋转两周时，重复 两次，控制器只需计算两个个周期的角度或位移即可，然后再累加上旋转不到一个 周期的角度或位移量，不但简化了计算过程，还提高了计算速度，对于计算高速运 动产生的角度或位移及高精度测量都非常有利。
为了增强远离磁阵列转盘的单极性霍尔传感器对磁块的感应强度，远离磁阵列 转盘的单极性霍尔传 在背对磁阵列转盘的侧面上设有磁性补偿块。
远离磁阵列转盘的单极性霍尔传感器因为比临近磁阵列转盘的那个单极性霍 尔传感器距离磁阵列转盘距离远，导致远离磁阵列转盘的单板性霍尔传繊感应出 的电信号比临近磁阵列转盘的单极性霍尔传感器要弱，在送到控制器后容易被当作 干扰而剔除，所以，为了补偿这个磁感应损失，远离磁阵列转盘的单极性霍尔传感 器在背对磁阵列转盘的侧面上设有磁性补偿块，磁性补偿块由铁磁性材料制成，这样，当没有磁±央接近单极性霍尔传感器时，磁性补偿块不起补偿作用，单极性霍尔 传感器不输出信号，当有对应极性磁力线的磁±央接近单极性霍尔传感器时，磁性补 偿块就吸引磁力线通过，增强穿过该单极性霍尔传感器的磁力线，使单极性霍尔传 感器能够输出较强的脉冲信号，使本霍尔旋转编码器的稳定性更强。
为了方便安装，磁阵列转盘的转动中心部固设有套筒，套筒上设有锁紧螺栓。 使用本霍尔旋转编码器进行测量时， 一般将磁阵列转盘安装在转轴上使用，作 为一种方便安装的实现方式，磁阵列转盘的转动中心部固设有一个套筒，套筒与转 轴相配合，为了方便将套筒锁紧在套筒上，套筒上设有锁紧螺栓，通过拧紧和松开 锁紧螺栓可以很方便地将磁阵列转盘紧固在转轴上，对于拆卸也很方便。
作为信号转换器方便安装的一种实i见方式，外壳呈管状，外壳外侧螺M两个 螺母。
因为本霍尔旋转编码器是分体结构，磁阵列转盘一般安装在转轴上，而信号转 换器一般安装在与磁阵歹啭盘临m应的设备支架或外壳上，作为一种通用的安装 方式，信号转换器外壳设计成管状，外壳外侧螺接有两个螺母，通过螺母可以很方 便地将信号转换器卡装或锁紧在大多数的支架或外壳上，且这种固定方式可以很方 便地调节信号转换器和磁阵列转盘之间的间距，安装方便、快捷、不易脱落。
综上所述，采用这种结构的霍尔旋转编码器，结构简单、安装方便，且对环境 适应能力强，适用于在工控的各个场合实时测量角位移、线位移、速度等参数，尤 其适合在环境恶劣的工控场合使用。
结合附图对本实用新型的结构示意图 图1为本实用新型的结构示意图
图2为图1的A-A剖视图。
图中l为磁阵列转盘，ll为磁块，12为套筒，13为锁紧螺栓，14为固定螺
栓，15为安装槽，16为固定盘，17为卡装盘，18为标志磁块，2为信号转换器， 21为外壳，22为霍尔传感器，23为控制器，24为磁性补偿块，25为螺母，26为 密封垫，27为密封盖，28为接线孔，29为弹性垫。
如图1、图2所示，该霍尔旋转编码器包括磁阵列转盘1和与^t应的信号转 换器2，磁阵列转盘1包括固定盘16，固定盘16设置成圆板状，在固定盘16—侧

的圆周上按照圆形轨迹均布有二十个安装槽15，其中十九个安装槽15内盛放有磁 块11，磁块11的NS极按照圆形固定盘16的径向分布，且S极朝向圆心，N极背 向圆心，乘IJ余的那个安装槽15内安装有一个标志磁块18，标志磁块18的N极朝向 圆心而N极背向圆心；为了将磁i央11及标志磁块18固定在固定盘16上，磁阵列 转盘1还包括一个卡装盘17，卡装盘17也设置成与固定盘16对应的圆板状，卡装 盘17上也设置有与磁±央11和标志磁块18对应的安装槽15，卡装盘17通过固定螺 栓14紧固在固定盘16上，卡装盘17和固定盘16的圆周部均设有方便磁力线散出 的凹部；为了防止固定盘16和卡装盘17对各个磁±央11的磁性产生影响，固定盘 16和卡装盘17由铝或塑料制成；为了方便将磁阵列转盘1与转轴配合，在固定盘 16的圆心部位固设有套筒12，套筒12上设有锁紧螺栓13，通过锁紧螺栓13把磁 阵列转盘1固定在转轴上非常方便。信号转换器2包括外壳21，外壳21内安装有 单极性霍尔传感器22，如图2所示，单极性霍尔传感器22的感应面与磁阵列转盘 1的圆周相对设置，为了能够区别单极性霍尔传感器22感应的磁力线是磁块11的 N极发出的还是标志磁±央18的S极发出的，单极性霍尔传感器22的数量设置为两 个，这两个单极性霍尔传感器22在接收磁力线方向上重叠设置，且这两个单极性 霍尔传感器22感应磁力线的方向相反，如图1所示，在本实施方式中，上方的单 极性霍尔传感器22对磁块11N极方向磁力线敏感，而下方的单极性霍尔传感器22 对标志磁土央18S极方向的磁力线敏感，这样下方单极性霍尔传感器22负责检测测 量前的零点定位，而上方单极性霍尔传感器22负责检测具体的位移量，两个单极 性霍尔传感器22夂維移量转换成电信号后，由安装在外壳21内的控制器23进行 波形校正优化后输出标准的脉冲信号供外部设备使用；为了防止图1中下方单极性 霍尔传感器22因为距离磁阵列转盘1较远感应出的电信号较弱而导致被控制器23 当作干扰信号易lj除掉，下方的单极性霍尔传感器22在背对磁阵列转盘1的侧面上 设有磁性补偿块24，磁性补偿块24由磁l片制成；为了方便对外壳21内各部件进 行维护，外壳21设计成管状，外壳21的两端螺接有密封盖27，并在密封盖27和 外壳21之间设置有密封垫26;为了方便将数据线引出，远离磁阵列转盘l的密封 盖27上设有接线孔28，在数据线和接线孔28之间设有弹性垫29以防止雨水和灰 尘进入外壳21内；为了方便安装信号转换器2，在外壳21的夕卜侧螺接有两个螺母 25，可以很方便地将信号转换器2锁紧在设备外壳或支架上。
权利要求1、一种霍尔旋转编码器，其特征是包括磁阵列转盘(1)和与之对应的信号转换器(2)，磁阵列转盘(1)的外周上按圆形轨迹均布有磁块(11)，只有一个磁块(11)的N极或S极朝向圆心；信号转换器(2)包括外壳(21)，外壳(21)内重叠安装有两个感应相反磁极磁力线的单极性霍尔传感器(22)，单极性霍尔传感器(22)的感应信号经安装在外壳(21)内的控制器(23)处理后输出。
2、 如权利要求1所述的霍尔旋转编码器，其特征是远离磁阵列转盘(1)的 单极性霍尔传感器(22)在背对磁阵列转盘(1)的侧面上设有磁性补偿±央(24)。
3、 如权禾腰求1或2所述的霍尔旋转编码器，其特征是磁阵列转盘(1)的 转动中心部固设有套筒(12)，套筒(12)上设有锁紧螺栓(13)。
4、 如权利要求1或2所述的霍尔旋转编码器，其特征是外壳(21)呈管状， 外壳(21)外侧螺接有两个螺母(25)。
专利摘要本实用新型公开了一种霍尔旋转编码器，包括磁阵列转盘和与之对应的信号转换器，磁阵列转盘的外周上按圆形轨迹均布有磁块，只有一个磁块的N极或S极朝向圆心；信号转换器包括外壳，外壳内重叠安装有两个感应相反磁极磁力线的单极性霍尔传感器，单极性霍尔传感器的感应信号经安装在外壳内的控制器处理后输出。远离磁阵列转盘的单极性霍尔传感器在背对磁阵列转盘的侧面上设有磁性补偿块。磁阵列转盘的转动中心部固设有套筒，套筒上设有锁紧螺栓。采用这种结构的霍尔旋转编码器，结构简单、安装方便，且对环境适应能力强，适用于在工控的各个场合实时测量角位移、线位移、速度等参数，尤其适合在环境恶劣的工控场合使用。
文档编号G01D5/244GK201387335SQ200920020359
公开日2010年1月20日 申请日期2009年4月1日 优先权日2009年4月1日
发明者邱召运 申请人:邱召运