[实用新型]检测角位移量和模数转换的机械式轴角编码器

说明书

本实用新型涉及一种水文仪器，具体地说是一种检测角位移量和模数转换的机械式轴角编码器，尤其涉及应用于江河水文测验中测量水位的水位计，或测量闸位开度的闸位计的轴角编码器，这种编码器还可以用于测量自动控制系统中位移量。

轴角编码器按编码器件的工作方式分为机械式、光电式、电容式和电感式等。后三者编码器具有很高的检测精度，但其结构精密、价格高，使用条件苛刻，维修困难，且需电源供电，抗外电干扰性能差。通常只在一些要求检测精度高的特殊场合下使用。在自动化控制领域中，长久以来广泛使用的还是机械式轴角编码器。它具有一定的检测精度，结构简单，无需电源，使用、维修方便，价格适中，且具有较强的抗外电干扰能力。然而，为保证编码输出的信号稳定，工作可靠，对于目前使用电刷在码道上滑行产生开关信号的接触式机械编码器来说，电刷在码道上必须有一定的工作压力，因其工作性质属于滑动磨擦，在长期工作后，电刷和码道都要产生磨损，导致工作可靠性降低。特别是在天然水体中测量水位，由于水位变化频繁，磨损情况更为严重。此外，上述机械式编码器在制造工艺上，也很难确保码盘中的码道制造位置不产生偏差，电刷整齐地安装，特别是后者对于用户在使用中维修更为困难，这样在检测中将产生较大误差。

本实用新型的目的是要设计一种结构简单、工作可靠、使用维修方便、寿命长，无源，抗外电干扰能力强，价格低，检测精度为中等水平的编码器，其制成的编码器水位计主要用于江河水文测量中的水位量检测与模数转换输出。

为达到上述目的，本实用新型的技术路线是，采用带凸起的码轮和带滚轮的接点开关来代替上述机械式编码器中的电刷和码道。码盘上码道的编码是用码轮按一定的码制编码规律有序地排列和进位来实现的。即：检测角位移量和模数转换的机械式轴角编码器，由检测角位移量的检测轴、传动机构、支承系统，与被检测的信息量相应的一系列码元、产生编码逻辑状态的元器件、信息输出插座组成，其特征在于：编码元器件为带凸齿的码轮，产生编码逻辑状态的元器件是带滚轮的接点开关，带凸齿的码轮和带滚轮的接点开关之间为滚动接触。本申请的优化方案是：各组码轮之间为逐级进位连接；进一步优化，各组码轮之间的进位连接是采用突跳方式连接。另外，最实用的方案是：编码器采用格雷码制编码，即其第一组可设有4位，第二、第三组可设有3位，第四组可按水位的量程设置，可设有1位或多位：即量程为20m时，码轮为1位；量程为40m时，码轮为2位；量程为80m时，码轮为3位，余类推。

本实用新型编码器中码轮与接点开关的工作过程是滚动形式，从摩擦力学分析，滚动摩擦其作用力小，磨损程度低于滑动摩擦，故工作寿命长；采用滚轮式接点开关，其接触稳定，故工作可靠性优于电刷滑动接触；接点开关其正压力所需的工作行程可根据需要有较大范围的变化，即编码与开关的相互位置无需象上述所说的电刷和平面码盘之间关系那么严格，也就是说，采用本实用新型的编码器件制成的编码器，其结构安装和使用维修都较为方便。本实用新型所述的机械结构十分简单，如进位突跳机构是传统的计数器装置；码轮是机械传动中常用的一种元件；带滚轮接点开关在市场上均可购到，其它一些零件更是机械行业中常用的，因此，只要具备有一般机械常识的技术人员，实施本实用新型是没有困难的。本方案适合应用于江河水文测验中测量水位的水位计，或测量闸位开度的闸位计的轴角编码器，这种编码器还可以用于测量自动控制系统中位移量。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型编码原理工作图。

图3是本实用新型码轮组部件进位示意图。

图4是本实用新型码轮P₁～P₁₂编码展开图。