[发明专利]互补式高精度齿轮编码器

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮编码器，尤其编码盘采用两个互补齿轮导磁盘(或齿条)叠置的结构，带双霍耳元件的传感器的标记面与编码盘齿面相对安装，间隔与常规霍耳齿轮传感器相似。与常规霍耳齿轮传感器安装方法不同的是：霍耳齿轮传感器以两个编码盘相邻面为对称面，对称安装在编码盘齿面外。信号处理电路包括电源、放大及门限比较器、输出部分及其它降低零点飘移和提高稳定性的电路，与现有技术的不同点是齿槽边与差动磁场零点对应，不需进行检测距离和磁场强度校正。

背景技术

目前公知的主要的霍耳齿轮传感器系统，是在运动件上装带齿轮的导磁盘(或齿条)，采用封装的永磁铁和一个或二个霍耳元件的霍耳齿轮传感器，与齿面相对安装，两个霍耳齿轮传感器中霍耳元件的连线与运动方向重合，齿轮上齿和槽对应不同的磁阻，在霍耳元件上产生不同的磁场，根据磁场变化检测齿和槽的边界。由于磁场分布的复杂性，磁场强度变化是渐变的，齿槽边沿与磁场的对应关系受磁场强度、检测距离等相关，磁场强度受温度影响大，直接用磁场强度检测齿槽边误差大。双霍耳元件的差动式霍耳齿轮传感器，可使齿槽边沿与差动磁场的峰值更接近，但由于转换点在峰值附近，少量的磁场变化可造成较大的转角精度误差。为了减小距离及磁场强度的影响，现有技术在传感器中集成了一套复杂的处理电路，主要采用了高精度稳压电路，峰值检测电路和自动增益校正等技术，进一步降低误差。但由于转换点在磁场变化较慢附近，以及受温度、检测距离的影响，目前的传感器仍存在两个问题，一是传感器需检测一定同期作为初始化，在此期间误差很大，二是正式检测期间仍有较大误差。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

编码盘采用两个互补齿轮导磁盘(或齿条)叠置的结构；带双霍耳元件的传感器的标记面与编码盘齿面相对安装，间隔与常规霍耳齿轮传感器相似，与常规霍耳齿轮传感器安装方法不同的是：霍耳齿轮传感器以两个编码盘相邻面为对称面对称安装在编码盘齿面外。信号处理电路包括电源、放大及门限比较器、输出部分及其它降低零点飘移和提高稳定性的电路，与现有技术的不同点是齿槽边与差动磁场零点对应，不需进行检测距离和磁场强度校正，可取消峰值检测、增益控制等复杂电路。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

图1是互补式高精度齿轮编码盘结构图

图2是互补式高精度齿轮传感器结构简图

图中1.编码盘齿，2.编码盘槽，3.霍耳元件，4.磁场曲线示意图5.背景磁铁，6.门限比较器，7.输出管，8.输出地，9.电源，10.输出信号。

具体实施方式

图1是互补式高精度齿轮编码盘结构图。图中两个互补的编码盘叠置，阴影部分为齿(1)；空白部分(2)为槽，两个编码盘的齿、槽互补相对；(3)为两个霍耳元件；两个霍耳元件以两个编码盘相邻面为对称面对称安装，这样两个霍耳元件的差动磁场为曲线(4)。编码盘的齿槽边界与差动磁场的零点对应，并且只要两个霍耳元件特性一致，检测距离一致，齿、槽的边界对应性好，差动磁场的零点不受磁场变化、检测距离等因素影响，甚至不受电源电压影响，因此可大大简化传感器的处理电路，提高精度和可靠性。图2是互补式高精度齿轮传感器结构简图，图中背景磁铁(5)与编码盘齿(1)槽(2)形成的变化磁场在霍耳元件中产生差动信号，经门限比较器产生与编码盘相对应的开关信号，经输出管(7)，在输出脚(10)输出，门限比较器的动作点设置为零点，为了提高稳定性，可取一定的门限范围，范围大小取决于电路和磁路噪声，电路不需要高精度稳压电路、峰值检测电路和自动增益校正等技术、仅需要考虑两个霍耳元件的一致性和零点飘移的影响。