專利名稱：可降低備用電源功耗的多回轉(zhuǎn)絕對型磁性編碼器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于多回轉(zhuǎn)型絕對值編碼器領域，尤其是一種結(jié)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(zhuǎn)絕對型磁性編碼器。
技術背景
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(zhuǎn)量測量裝置一多回轉(zhuǎn)型絕對型編碼器提供備 用電源，以便隨時檢測閥門的多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量并進行儲存，防止旋轉(zhuǎn)量數(shù)據(jù)丟失。 現(xiàn)有的方法是將多回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換由備用電源工作。目前公知的多回轉(zhuǎn)型絕對型編碼器有霍爾式增 量(脈沖)型磁性旋轉(zhuǎn)編碼器、霍爾式絕對值型磁性旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)編碼器是在與被測閥門轉(zhuǎn)軸相聯(lián)的轉(zhuǎn) 盤上設置多個磁塊，在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)編碼器則是在與被測閥門轉(zhuǎn)軸相聯(lián)的轉(zhuǎn)盤上 設置一個橫向磁塊，在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)編碼器"的實用新型專利。 由于此編碼器所檢測的是旋轉(zhuǎn)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(nèi)容-
本實用新型是為了解決現(xiàn)有技術所存在的上述技術問題，提供一種結(jié)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(zhuǎn)絕對型磁性編碼器。
本實用新型的技術解決方案是 一種可降低備用電源功耗的多回轉(zhuǎn)絕對型 磁性編碼器，設有磁鐵固定套l，在磁鐵固定套l內(nèi)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(cè)， 兩個霍爾元件6的輸出通過抖動識別電路與單片機相接。
本實用新型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(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動)時，可在轉(zhuǎn)動60-180度 內(nèi)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。

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圖1是本實用新型實施例1的機械安裝結(jié)構示意圖。 圖2是本實用新型實施例1的電路原理框圖。圖3是本實用新型實施例2的機械安裝結(jié)構示意圖。 圖4是本實用新型實施例2的電路原理框圖。
圖5是本實用新型實施例2的轉(zhuǎn)軸正轉(zhuǎn)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是本實用新型實施例2的轉(zhuǎn)軸反轉(zhuǎn)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是本實用新型實施例2的轉(zhuǎn)軸在60°內(nèi)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(jié)合附圖說明本實用新型的具體實施方式
。 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(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動，霍爾集成電路3將單轉(zhuǎn)絕對值信號通過接口電路C傳送給單片
5機，單片機進行多轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動時，監(jiān)測磁鐵固定盤4及監(jiān)測磁鐵5隨之轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)計算、儲存及 輸出到顯示器等；
b. 當被測軸7停止轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn) 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(jié)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(cè)，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(zhuǎn)動時，則同實施例l;
b. 如被測軸7轉(zhuǎn)動時，正轉(zhuǎn)超過60。時，霍爾元件6-l、 6-2及抖動識別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(zhuǎn)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(zhuǎn)計算、儲存及輸出到顯示器等；如被測軸7轉(zhuǎn)動是在60。內(nèi)抖動時， 則霍爾元件6-1、 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(zhuǎn)絕對型磁性編碼器，設有磁鐵固定套(1)，在磁鐵固定套(1)內(nèi)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(zhuǎn)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(cè)，兩個霍爾元件(6)的輸出通過抖動識別電路與單片機相接。
專利摘要本實用新型公開一種結(jié)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(zhuǎn)絕對型磁性編碼器，設有磁鐵固定套，在磁鐵固定套內(nèi)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G01D5/12GK201417147SQ20092001091
公開日2010年3月3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