[发明专利]光学编码器

说明书

技术领域

本发明涉及光学编码器，其提供代表编码器两个元件的相对位置的增量的二进制逻辑信号，这两个元件相对彼此是可移动的。这些光学编码器(例如角度光学编码器)如电位计一样，例如用于对连续变化或几乎连续变化的输入参数敏感的电子设备的手动控制，但是它们比电位计可靠得多。通常，在涉及航空设备的应用中，利用光学角编码器向自动驾驶计算机提供飞行员通过操作导致编码器旋转的控制按钮选择的海拔或速度的设置点是可能的。该编码器和它提供的信息的可靠性因此是该编码器的重要属性。

背景技术

光学角度编码器通常包括具有规则标记的盘，可以利用(例如手动)控制按钮旋转该盘。当控制旋钮导致盘旋转时，固定于盘前面的光电单元检测连续标记通过的标记。这些标记通常是在不透明盘上的缝隙，发光二极管被放置在盘的一侧，光电单元被放置于另一侧。

标记的每一次通过导致在盘的旋转计数中增加一个单位。角分辨率由规则地分布在盘的一周上的标记的角度间隔决定。为了在旋转方向被反转时能够同一时间一次就能检测旋转角度的增加和减小，提供了两个光电单元，彼此物理上偏离奇数个四分之一周的间隔。因而，这两个单元的点亮/未点亮逻辑状态被编码为两个位，当盘以一个方向旋转时其依次序的取以下四个值：00，01，11，10，而当盘以另一个方向旋转时取下面的四个连续值00，10，11，01，以便不仅容易确定旋转的增量的产生(一个位的状态的变化)，而且也容易确定旋转的方向(通过在所述单元的状态与即时较早的状态之间的比较)。

发光二极管安装在固定的印刷电路上。光电单元安装在另一个固定的印刷电路上。包括窗口的旋转盘穿过两个印刷电路之间。位于旋转盘和承载发光二极管的印刷电路之间的固定膜片，使得能够提高编码的精度。

该方案需要两个印刷电路、该电路之间的连线以及该装置的各部件的精确的相对定位。所有这些都导致编码器变得复杂和在工业上难于制造。并且，与导线以及微机械部件相关的电子元件的装配使这种类型的编码器的结构容易被破坏。

发明内容

本发明的目的在于通过将发光二极管、或更广泛的是发射器，以及光电单元或更广泛的是检测器放置于同一个印刷电路上来简化光学编码器的制造。

本发明的一个主题是一种增量式光学编码器，包括可移动元件和固定元件；由固定到固定元件上的光发射器和光检测器组成的至少一个成对物，所述发射器产生检测器能检测到的光辐射；以及固定到可移动元件的至少一个标记；在可移动元件相对于固定元件移动期间，该标记能够将自身置于光辐射的路径中以被检测器检测，其特征在于编码器进一步包括平面印刷电路，其固定到固定元件并且在其上布置由发射器和检测器构成的成对物。

附图说明

在阅读通过实施例的方式给出的具体实施方式的详细描述之后，能够更好地理解本发明，本发明的其它优点也更清晰，这些描述由附图进行了阐述，其中：

图1以透视的方式表示根据本发明第一实施方式的旋转编码器的实施例，其在发射器和检测器之间进行直接的光传输；

图2表示该第一实施方式的可移动元件；

图3表示安装到编码器固定元件上的发射器和检测器之间的图2中的可移动元件的通道；

图4以截面的方式表示第二实施方式的第一变形，其在发射器和检测器之间的传播中进行反射；

图5以截面的形式表示第二实施方式的第二变形；

图6以透视的方式表示图5的第二变形；

图7和8以透视的方式表示图5和6的编码器的两个部件，设计为其中一个相对于另一个是运动的；

图9a到9d表示图7和8的两个部件的各种相对位置；

图10以透视的方式表示第二实施方式的第三变形；

图11a到11d表示第三变形的编码器的部件的各种相对位置；

图12表示示意性双编码器；

图13表示在处于图9a到9d和图11a到11d定义的各种相对位置时通过编码器获得的信息的例子，该编码器包括两对发射器和检测器。

为了表述清楚，在不同附图中相同元件具有相同标号。

具体实施方式

图1表示旋转编码器，其包括相对固定元件11能够移动的可移动元件10。可移动元件10包括，例如用户可围绕轴12旋转以向设备的电子部件输入数据项的按钮。可移动元件10还包括固定到按钮的所有部件。固定元件11包括编码器的外壳和固定到外壳的所有部件。固定元件11固定到设备的部件上。本发明用旋转编码器来描述，但也同样可用于线性编码器。可移动元件因而能够相对固定元件平移。