[发明专利]一种直线电机专用编码器

说明书

本发明提供了一种直线电机专用编码器，包括壳体，在壳体内设置有PCB板。所述PCB板上设置有线性相对编码电路、UVW换向信号采集电路、细分电路、第一差分信号转换电路以及第二差分信号转换电路。所述线性相对编码电路包括2个模拟量线性霍尔传感器，所述UVW换向信号采集电路包括3个数字贴片霍尔传感器，所述2个模拟量线性霍尔传感器规布于3个数字贴片霍尔传感器形成的间隙中，上述5个霍尔传感器排布在一条直线上。本发明解决了直线电机运动系统传统外置编码器的抗噪性能差、抗污染环境能力差、安装需要精加工精度面的问题，同时依然保证1um/count的分辨率，且对比传统增量式编码器的驱动逻辑更稳定、可靠、准确。

技术领域

本发明涉及直线电机技术领域，尤其涉及一种直线电机的编码器。

背景技术

目前应用于直线电机的编码器主要有光学直线编码器和磁感应直线编码两种类型。光学直线编码器需要在电机专用上安装直线光栅，然后通过编码器的读头读取光学信号并转换为位置信息输出；磁编码器则需要在电机专用上安装直线磁栅，然后通过编码器的读头读取磁信号并转换为位置信息输出。不管何种类型的编码器均需要在电机专用上额外安装栅尺(光栅或者磁栅)，存在成本高、而且安装复杂、误差的大小不易控制等缺点。

另外，光栅容易受到油污、尘埃等环境影响，不适合在恶劣工况下应用。磁栅的抗污能力比较好，但是磁栅容易被外部磁场磁化，特别是对于小型直线电机，磁珊尺安装的位置需要远离电机内部次级上的磁钢，不然会被磁化导致编码器失效。

还有，一般直线光栅或者磁栅均为增量式刻线，无法提供绝对位置，因此应用于直线电机时无法提供电机中初级的相位信息，直线电机初次上电在寻找相位的时候会出现初级较大幅度的位置移动，这在很多应用场合是不允许的。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出了一种直线电机专用编码器，是一种同时拥有配对相应直线电机产品的霍尔传感器、与直线电机定子（磁铁、次级）编码器的综合编码器。本发明具体通过如下技术方案实现：

一种直线电机专用编码器，所述编码器包括壳体，在壳体内设置有PCB板，所述PCB板上设置有线性相对编码电路、UVW换向信号采集电路、细分电路、第一差分信号转换电路以及第二差分信号转换电路；其中，

所述线性相对编码电路，用于采集动子在运动过程中产生的磁场信号，并将所述磁场信号转换为两路相位差为90°的电压信号；

所述UVW换向信号采集电路，用于采集定子的磁场强度信息，并将其转换为UVW换向信号；

所述细分电路，用于将两路电压信号进行预设倍数细分，得到两路正交编码器信号；

所述第一差分信号转换电路，用于将所述两路电压信号转换为编码脉冲信号；

所述第二差分信号转换电路，用于将所述UVW换向信号转换为UVW差分脉冲信号；

所述线性相对编码电路、细分电路和第一差分信号转换电路依次连接，所述UVW换向信号采集电路与第二差分信号转换电路连接；

其中，所述线性相对编码电路包括2个模拟量线性霍尔传感器，所述UVW换向信号采集电路包括3个数字贴片霍尔传感器，所述2个模拟量线性霍尔传感器规布于3个数字贴片霍尔传感器形成的间隙中，上述5个霍尔传感器排布在一条直线上。

作为本发明的进一步改进，所述线性相对编码电路的2个模拟量线性霍尔传感器之间相距四分之一磁场周期。

作为本发明的进一步改进，所述UVW换向信号采集电路的3个数字贴片霍尔传感器相隔所述直线电机的1/6磁极距。

作为本发明的进一步改进，所述壳体内还设置有用于固定所述PCB板的固定件。

作为本发明的进一步改进，所述壳体为铝制金属包围。

作为本发明的进一步改进，所述PCB板上的能量线均上拉限流电阻、稳压电容，达到进电功能端稳定；能量对地端均下拉限流电阻与稳压电容。