專利名稱：可降低備用電源功耗的多回轉絕對型磁性編碼器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于多回轉型絕對值編碼器領域，尤其是一種結構簡單，在保證精度的前提下，可大大延長備用電源使用壽命的可降低備用電源功耗的多回轉絕對型磁性編碼器。
背景技術：
在閥門控制等領域，由于所控閥門在供電電源斷電時仍可通過人工實現(xiàn)關閉或打開，因此必需為閥門的旋轉量測量裝置一多回轉型絕對型編碼器提供備用電源，以便隨時檢測閥門的多轉旋轉量并進行儲存，防止旋轉量數(shù)據(jù)丟失?，F(xiàn)有的方法是將多回轉型絕對型編碼器通過電源切換電路(繼電器等電路)分別與外部電源(市電)及備用電源相接，當外部電源斷電時，電源切換電路動作，自動轉換由備用電源工作。目前公知的多回轉型絕對型編碼器有霍爾式增量(脈沖)型磁性旋轉編碼器、霍爾式絕對值型磁性旋轉編碼器兩種，但均存在著耗費備用電能的問題，縮短了備用電源的使用壽命。
1. 霍爾式增量(脈沖)型磁性旋轉編碼器是在與被測閥門轉軸相聯(lián)的轉盤上設置多個磁塊，在轉盤上方與磁塊對應處設置一個霍爾元件，通過與霍爾元件相接的電路(計數(shù)器等)統(tǒng)計霍爾元件所發(fā)出的脈沖數(shù)，即檢測出閥門的旋轉量。因編碼器的精度與所設置磁塊的數(shù)量成正比，要達到高分辨率(1.4度以上)，所設置磁塊的數(shù)量至少應是256個，而要實現(xiàn)最基本的檢測，磁塊的數(shù)量也應該是50個，所以霍爾元件、計數(shù)器等硬件處理速度就必須快，此電路也就不能采取可節(jié)省電能的循環(huán)斷電模式(即脈沖方式)供電，否則會因供電間歇而造成檢測數(shù)據(jù)丟失，存在著浪費電能現(xiàn)象；
2. 霍爾式絕對值型磁性旋轉編碼器則是在與被測閥門轉軸相聯(lián)的轉盤上設置一個橫向磁塊，在轉盤上方與磁塊對應處設置一個霍爾集成電路，霍爾集
成電路的輸出與單片機、顯示器等硬件相接，精度高，分辨率可達1.4度，如中國專利號為200720185091.6、名稱是"磁性旋轉編碼器"的實用新型專利。由于此編碼器所檢測的是旋轉角度絕對值，只要停止計數(shù)不超過1圈就不會造成數(shù)據(jù)丟失，因此當電源切換至備用電源工作時，可采用循環(huán)斷電模式工作。但是由于霍爾集成電路本身耗電量大，與之相接的單片機工作頻率也不能太低， 而且即使整機系統(tǒng)處于循環(huán)斷電模式，其斷電間隙亦不能太長，因此整體耗電 量還是較大，并沒有達到最理想狀態(tài)。 發(fā)明內容-
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術所存在的上述技術問題，提供一種結構簡單， 在保證精度的前提下，可大大延長備用電源使用壽命的可降低備用電源功耗的 多回轉絕對型磁性編碼器。
本發(fā)明的技術解決方案是 一種可降低備用電源功耗的多回轉絕對型磁性 編碼器，設有磁鐵固定套l，在磁鐵固定套l內固定有橫向磁鐵2，與橫向磁鐵 2對應設置有霍爾集成電路3，霍爾集成電路3的輸出與單片機相接；設有外部 電源及備用電源，外部電源及備用電源的輸出與電源切換電路相接，其特征在 于所述磁鐵固定套1外套接有監(jiān)測磁鐵固定盤4，在監(jiān)測磁鐵固定盤4上沿 圓周均布有3 18個監(jiān)測磁鐵5，與監(jiān)測磁鐵5對應設置有以自動循環(huán)斷電模式 工作的霍爾元件6,霍爾元件6的輸出與單片機相接；電源切換電路的輸出與 霍爾元件6、單片機相接并通過電源開關控制電路與霍爾集成電路3相接，外 部電源或備用電源的輸出還與單片機的開關量接口相接。
所述霍爾元件6為兩個，分別設置在監(jiān)測磁鐵固定盤4的上下方或同一側， 兩個霍爾元件6的輸出通過抖動識別電路與單片機相接。
本發(fā)明是將霍爾式絕對值回路與霍爾式增量(脈沖)回路進行組合，其中 檢測精度高的霍爾式絕對值回路擔當多轉旋轉量數(shù)據(jù)的檢測和傳輸，而霍爾式 脈沖回路則負責喚醒單片機，其磁鐵只設置3~18個即可，且其中的霍爾元件 可采用自動循環(huán)斷電模式。當外部電源斷電由備用電源工作時，可使霍爾集成 電路以循環(huán)斷電模式工作；或者關閉電源并使單片機進入最省電的掉電模式工 作，而僅有霍爾元件以自動循環(huán)斷電模式工作，使系統(tǒng)進入最省電的狀態(tài)；當 霍爾脈沖電路有信號變化(即被測閥門開始轉動)時，可在轉動60~180度內 喚醒單片機和霍爾式絕對值回路進行檢測工作，既可保證高檢測精度，又可防 止數(shù)據(jù)丟失，同時還可降低備用電源的功耗，大大延長了備用電源的使用壽命。


圖1是本發(fā)明實施例1的機械安裝結構示意圖。
圖2是本發(fā)明實施例1的電路原理框圖。
圖3是本發(fā)明實施例2的機械安裝結構示意圖。
4圖4是本發(fā)明實施例2的電路原理框圖。
圖5是本發(fā)明實施例2的轉軸正轉超過60°時霍爾元件及抖動識別電路的 輸出信號示意圖。
圖6是本發(fā)明實施例2的轉軸反轉超過60°時霍爾元件及抖動識別電路的 輸出信號示意圖。
圖7~圖8是本發(fā)明實施例2的轉軸在60°內抖動時霍爾元件及抖動識別 電路的輸出信號示意圖。
具體實施方式
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下面將結合

本發(fā)明的具體實施方式
。 實施例1 :
如圖1、 2所示同現(xiàn)有技術一樣，設有用非導磁材料制成的磁鐵固定套1， 在磁鐵固定套l內固定有橫向磁鐵2，與橫向磁鐵2對應設置有霍爾集成電路3， 霍爾集成電路3的輸出與單片機相接，單片機的輸出與顯示器相接；設有外部 電源(市電)及備用電源，外部電源及備用電源的輸出與電源切換電路相接， 在所述磁鐵固定套1外還套接有監(jiān)測磁鐵固定盤4,在監(jiān)測磁鐵固定盤4上沿 圓周均布有3~18個監(jiān)測磁鐵5,與監(jiān)測磁鐵5對應設置有可以自動循環(huán)斷電模 式工作的微功耗霍爾元件6，霍爾元件6的輸出與單片機的接口 A相接，霍爾 元件6即可采用自身具有自動循環(huán)斷電功能的霍爾元件，如15微瓦的低功耗霍 爾元件A32，也可由自動循環(huán)供電回路提供工作電源。電源切換電路的輸出與 霍爾元件6、單片機相接并通過電源開關控制電路與霍爾集成電路3相接，外 部電源的輸出或備用電源的輸出還與單片機的開關量接口 B相接。所有元件、 電路以及電路印制線路板的安裝方式均可同現(xiàn)有技術。電源開關控制電路可選 用9012三極管電路，即可控制開、關工作電源，也可控制工作電源處于間歇供 電模式。
工作原理
1.外部電源有電時，外部電源通過電源切換電路為電源開關控制電路、 單片機供電，此時由外部電源輸出端或備用電源輸出端向單片機的開關量接口 B發(fā)出喚醒信號，單片機則控制電源開關控制電路處于"開"狀態(tài)，為霍爾集 成電路3供電，當被測軸7轉動時，橫向磁鐵2、監(jiān)測磁鐵固定盤4及監(jiān)測磁 鐵5 —同轉動，霍爾集成電路3將單轉絕對值信號通過接口電路C傳送給單片 機，單片機進行多轉計算、儲存及輸出到顯示器等，此時霍爾元件6的輸出對單片機不起作用；
2. 當外部電源斷電時，電源切換電路動作，自動轉換由備用電源工作， 備用電源通過電源切換電路為電源開關控制電路、單片機及霍爾元件6供電， 此時由單片機根據(jù)開關量接口 B和開關量接口 A(霍爾元件6發(fā)出的喚醒信號) 是否有信號輸入，控制電源開關控制電路及選擇自身的電源工作模式
a. 當被測軸7轉動時，監(jiān)測磁鐵固定盤4及監(jiān)測磁鐵5隨之轉動，霍爾元 件6有信號輸出，單片機接口A則有信號輸入，此時單片機控制電源開關控制 電路處于"間歇供電"模式，為霍爾集成電路3間歇供電，霍爾集成電路3將 單轉絕對值信號通過接口電路C傳送給單片機，單片機進行多轉計算、儲存及 輸出到顯示器等；
b. 當被測軸7停止轉動一定時間(預設定)，監(jiān)測磁鐵固定盤4及監(jiān)測磁 鐵5亦停止轉動，霍爾元件6沒有信號輸出，單片機接口 A則沒有信號輸入， 此時單片機控制電源開關控制電路處于"關"狀態(tài)，停止為霍爾集成電路3供 電，同時單片機也進入節(jié)省電源的掉電模式工作，電源消耗量極少(可僅消耗 十幾個微安電流)。
c. 如果被測軸7又發(fā)生轉動，同步驟a，即霍爾元件6輸出喚醒信號至單 片機接口A，單片機則立即被喚醒(從掉電模式恢復到正常工作模式)，并控制 電源開關控制電路處于"間歇供電"模式，為霍爾集成電路3間歇供電，霍爾 集成電路3將單轉絕對值信號通過接口電路C傳送給單片機，單片機進行多轉 計算、儲存及輸出到顯示器等。
3. 當外部電源恢復供電后，重復步驟l。 實施例2:
如圖3、 4所示基本結構同實施例1,與實施例1所不同的是所述霍爾元 件6為兩個，即圖中的6-l、 6-2，分別設置在監(jiān)測磁鐵固定盤4的上下方或同 一側，兩個霍爾元件6的輸出通過抖動識別電路與單片機相接。
工作原理
1. 外部電源供電時同實施例l。
2. 備用電源供電時-
a. 如被測軸7停止轉動時，則同實施例l;
b. 如被測軸7轉動時，正轉超過60°時，霍爾元件6-l、 6-2及抖動識別 電路的輸出信號a如圖5所示；反轉超過60°時霍爾元件6-1、 6-2及抖動識別電路的輸出信號a如圖6所示，抖動識別電路的輸出至單片機接口 A，此時單 片機控制電源開關控制電路處于"間歇供電"模式，為霍爾集成電路3間歇供 電，霍爾集成電路3將單轉絕對值信號通過接口電路C傳送給單片機，單片機 進行多轉計算、儲存及輸出到顯示器等；如被測軸7轉動是在60。內抖動時， 則霍爾元件6-l、 6-2及抖動識別電路的輸出信號a如圖7 8所示，此時抖動識 別電路作出識別，既不輸出喚醒信號，單片機接口A則不被喚醒，單片機仍控 制電源開關控制電路處于"關"狀態(tài)，繼續(xù)停止為霍爾集成電路3供電，同時 單片機也依舊保持節(jié)省電源的掉電模式工作，電源消耗量極少(可僅消耗十幾 個微安電流)。
權利要求
1. 一種可降低備用電源功耗的多回轉絕對型磁性編碼器，設有磁鐵固定套(1)，在磁鐵固定套(1)內固定有橫向磁鐵(2)，與橫向磁鐵(2)對應設置有霍爾集成電路(3)，霍爾集成電路(3)的輸出與單片機相接；設有外部電源及備用電源，外部電源及備用電源的輸出與電源切換電路相接，其特征在于所述磁鐵固定套(1)外套接有監(jiān)測磁鐵固定盤(4)，在監(jiān)測磁鐵固定盤(4)上沿圓周均布有3～18個監(jiān)測磁鐵(5)，與監(jiān)測磁鐵(5)對應設置有以自動循環(huán)斷電模式工作的霍爾元件(6)，霍爾元件(6)的輸出與單片機相接；電源切換電路的輸出與霍爾元件(6)、單片機相接并通過電源開關控制電路與霍爾集成電路(3)相接，外部電源或備用電源的輸出還與單片機的開關量接口相接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的可降低備用電源功耗的多回轉絕對型磁性編碼 器，其特征在于所述霍爾元件(6)為兩個，分別設置在監(jiān)測磁鐵固定盤(4) 的上下方或同一側，兩個霍爾元件(6)的輸出通過抖動識別電路與單片機相接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種結構簡單，在保證精度的前提下，可大大延長備用電源使用壽命的可降低備用電源功耗的多回轉絕對型磁性編碼器，設有磁鐵固定套，在磁鐵固定套內固定有橫向磁鐵，與橫向磁鐵對應設置有霍爾集成電路，霍爾集成電路的輸出與單片機相接；設有外部電源及備用電源，外部電源及備用電源的輸出與電源切換電路相接，所述磁鐵固定套外套接有監(jiān)測磁鐵固定盤，在監(jiān)測磁鐵固定盤上沿圓周均布有3～18個監(jiān)測磁鐵，與監(jiān)測磁鐵對應設置有以自動循環(huán)斷電模式工作的霍爾元件，霍爾元件的輸出與單片機相接；電源切換電路的輸出與霍爾元件、單片機相接并通過電源開關控制電路與霍爾集成電路相接，外部電源或備用電源的輸出還與單片機的開關量接口相接。
文檔編號G01D5/12GK101504292SQ20091001041
公開日2009年8月12日 申請日期2009年2月23日 優(yōu)先權日2009年2月23日
發(fā)明者成 孫, 孫茂釗 申請人:孫 成;孫茂釗