[实用新型]电机轴空心轴旋变编码器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种工业检测技术，更特别地说，是指适用于恶劣环境下的一种一体化小型化网络化的电机轴空心轴旋变编码器，可用于轴角位置及速度的测量并带有高端接口。

背景技术

目前，应用最为广泛的轴角测量装置有光电轴编码器和电机轴编码器。光电轴角编码器，以高精度的计量圆光栅为检测元件，通过光电转换将输入的角位置转换成相应的数字代码。由于光电轴角编码器的核心检测元件为光电码盘，而光电码盘的材料主要有三种：玻璃，塑料，金属。玻璃质的码盘易碎，但是温度特性好；塑料质的码盘各方面性能都比较差，但价格便宜；金属质的码盘温度特性差，对环境的要求比较高，极大地限制了光电编码器的应用范围。根据光电编码器的刻度方法及信号输出形式可分为增量型编码器和绝对型编码器。增量型编码器结构简单，制作容易。由于其给出的位置信息是增量式的，所以应用时需要初始定位。绝对型编码器一般都做成循环二进制代码或格雷码，可直接输出转子的绝对位置，不需要测定初始位置，但其工艺复杂，成本高，实现高分辨率、高精度较为困难。

电机轴编码器是基于感应电机的轴角测量装置，感应电机中最具有代表性的是旋转变压器。旋转变压器是一种将转子转角变换成与之成某一函数关系的电信号的元件。原理上相当于一个可以转动的变压器，结构上相当于一个两极两相线绕式异步电动机。旋转变压器的工作原理决定了它具有自身独特的优点，比如适合在恶劣的环境下工作，如震动，灰尘，冲击，高温，腐蚀等环境；适合在高转速及高加速度的情况下工作；在很宽的温度范围内具备高可靠性，高精度以及高机械特性；具备高抗干扰特性；具备将模拟信号传输较长距离的特性等。以上特点决定了旋转变压器具有很广泛的应用范围，而且还可应用在高精度、高可靠性及环境非常恶劣的场合。由于旋转变压器的输出为正弦模拟信号，所以通常它不能单独使用，需要外加信号处理电路才能将模拟信号转换成需要的数字信号。但已有的电机轴编码器的轴角-数字转换电路与旋转变压器是分体的，另外需要提供专门的激磁电源、多路直流电源，使得电路复杂，体积大且价格昂贵，使用起来非常不方便。

就安装结构来说，由于电机轴实心轴旋变编码器与设备连接是分体连接，安装时必须有编码器安装支架，软联结轴套，对编码器输入轴与设备输出轴连接有严格的同心度要求，尽管可以作同心度调整，但是把任意方向的同心度调整到绝对同心是不可能的。而任意方向不同心的安装误差都会造成编码器寿命缩短和损坏。

对于实际应用而言，单纯的数字信号依旧不能直接与其他设备进行通信。例如：很多工业现场需要输出接口为SSI，或者是4-20MA的模拟输出，而其他的一些场合需要工业以太网接口或者PROFIBUS-DP接口等。工业以太网、Profibus等现场总线在工业控制领域应用很广泛。高智能化的生产企业都有着自己的局域网控制，如工业以太网，Profibus等。而已有的分体式旋变编码器，需要另外配备这些高端接口，价格昂贵，使其应用受到了极大的限制，越来越不能满足现代工业控制的要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单新颖便于安装、高精度、高可靠性、宽应用范围、带有高端接口的小型化、一体化、网络化的电机轴空心轴旋变编码器。

本实用新型是一种用于轴角位置和速度测量的电机轴空心轴旋变编码器，所述的空心轴旋变编码器以旋转变压器为轴角发送器，通过旋变变压器输出连接线与智能R/D转换板连接，再通过长线传输驱动电缆将转换后的角位数据输出。旋转变压器的转子安装在编码器的输入轴套上，定子和R/D智能转换板精密稳固的安装在编码器机座上，用机壳密封后组装为完整的一体化空心轴旋变编码器。其所述空心轴旋变编码器在安装时可免除对同心度的要求。安装时通过编码器输入轴套直接嵌入在设备输出轴上，然后用设备输出轴锁紧环锁紧编码器输入轴套，这样就把编码器与设备组成为一体，不需要作同心度调整，而编码器力矩支架仅起编码器支撑作用。

智能R/D转换板设有R/D(轴角-数字)解码芯片、D/A转换芯片、电源管理电路、电气隔离芯片、长线传输驱动芯片、防反接电路、抗干扰电路、DSP芯片、SSI模块、工业以太网模块、ProfiBus-DP模块和CAN总线模块组成。智能R/D转换板其功能包括：高倍位(10、12、14、16位)轴角-数字解码并行输出、串行输出、模拟量4-20mA输出、现场总线接口以及工业以太网输出。

本实用新型使用直流单电源工作方式，用于轴角位置和速度测量的优点在于：

1.适应恶劣的使用环境、高温、高湿、大的震动和冲击；

2.解决了依赖外加复杂的励磁电源和多路直流电源问题；

3.实现了一体化小型化网络化的设计；