[发明专利]一种多圈旋转编码器

说明书

技术领域

本发明涉及旋转编码器技术领域，尤其涉及一种多圈旋转编码器。

背景技术

旋转编码器是用来测量转速的装置，主要通过光电转换或者电磁转换将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲并以数字量输出。根据旋转编码器检测角度的范围，可以将旋转编码器分为单圈旋转编码器和多圈旋转编码器。

图1为专利文献US6542088公开的一种多圈旋转编码器结构示意图；下面简要介绍这种多圈旋转编码器的工作原理及其存在的缺陷。

如图1所示，该多圈旋转编码器包括提供原动力的转轴，还包括单圈检测单元和圈数检测单元。单圈检测单元包括与转轴2′一体连接的码盘1′，码盘1′上设有光学元件3′，码盘1′下方设有光电探头4′，转轴2′转动时带动码盘1′、码盘1′上的光学元件3′随之转动，通过光电探头4′探测到光学元件3′产生的光的变化实现单圈旋转绝对角度的精确测量。

多圈检测单元包括与转轴2′啮合连接的第一减速齿轮6′，与第一减速齿轮6′输出轴连接的第一磁铁5.1、固定不动的第一感应元件7.1，还包括与第一减速齿轮6′输出轴啮合连接的第二减速齿轮11′，与第二减速齿轮11′输出轴连接的第二磁铁5.2、固定不动的第二感应元件7.2。转轴2′转动时，经第一减速齿轮6′减速后，带动第一磁铁5.1以第一转速旋转，第一感应元件7.1检测第一磁铁5.1的磁场变化，从而输出第一角度值变化；与此同时，经第二减速齿轮11′减速后，第二磁铁5.2以第二转速旋转，第二感应元件7.2检测第二磁铁5.2的磁场变化，从而输出第二角度值变化。控制器接收到第一角度值变化和第二角度值变化后，通过对二者的角度进行排列组合等计算，能够实现对转轴2′旋转圈数的测量。

由此可见，上述结构的多圈旋转编码器能够通过光电式方式和磁感应式方式实现多转轴2′多圈旋转角度的检测。然而，上述结构的多圈旋转编码器包括光电码盘1′和两极磁铁多圈元件等组成，其结构复杂、安装精度要求较高；并且，单圈角度测量通过光电式方式实现，在强冲击、振动情况下码盘1′容易受到损坏，工作稳定性不高。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，另辟蹊径设计一种新的多圈旋转编码器，使其通过简单的结构实现多圈旋转角度的精确测量，且能够避免码盘在强冲击、振动情况下受到损坏，提高多圈旋转编码器的工作稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种多圈旋转编码器，通过简单的结构实现多圈旋转角度的精确测量，且能够避免码盘在强冲击、振动的情况下受到损坏，提高多圈旋转编码器的工作稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多圈旋转编码器，包括转轴；所述转轴端面的中心处设有第一磁铁，所述端面在所述第一磁铁的外侧还设有第二磁铁；

所述多圈旋转编码器还包括位置固定的第一感应元件和第一感应元件，所述第一感应元件设于所述第一磁铁的磁场范围内，在所述转轴旋转一周的时间内，所述第二感应元件交替地处于所述第二磁铁的磁场范围内或处于所述第二磁铁的磁场范围外；

还包括与所述第一感应元件、所述第二感应元件连接的控制器，用于对所述第一感应元件、所述第二感应元件的输出信号进行分析处理并获得检测结果。

优选地，所述第一感应元件设于所述第一磁铁的正上方，所述第二感应元件设于所述第二磁铁的正上方；

且在所述转轴旋转一周的过程中，所述第二感应元件在一段连续时间内处于所述第二磁铁的磁场范围内，在其余连续时间内处于所述第二磁铁的磁场范围外。

根据权利要求所述的多圈旋转编码器，其特征在于，所述转轴的端部设有转盘，所述转轴的端面为所述转盘的端面，所述转盘的横截面大于所述转轴的横截面；所述第一磁铁设于所述转盘的中心处，所述第二磁铁设于所述转盘的边缘处。

优选地，所述转盘与所述第一磁铁、所述转盘与第二磁铁之间安装有非导磁的连接件，用于对所述转轴与第一磁铁、第二磁铁进行磁场隔离。

优选地，所述第一磁铁与所述第二磁铁的距离大于二者发生磁场耦合的最大距离。

优选地，还包括电路板，所述电路板上设有AD转换电路和整形电路；所述第一感应元件通过所述AD转换电路与所述控制器连接，所述第二感应元件通过所述整形电路与所述控制器连接。

优选地，所述第一感应元件、所述第二感应元件均设于所述电路板上；所述转轴外部还设有支撑盘，所述支撑盘一所述转轴转动连接；且所述支撑盘与所述电路板连接。

优选地，所述转轴通过并排设置的第一轴承、第二轴承与所述转轴转动连接。