本發(fā)明涉及編碼器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種磁電編碼器和編碼信號(hào)產(chǎn)生方法。

背景技術(shù)：

編碼器是一種將旋轉(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字脈沖信號(hào)的傳感器，最終得到用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式，因此廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。目前，在音響行業(yè)中，音箱中的音量調(diào)節(jié)所用的編碼器均為機(jī)械編碼器，但是，機(jī)械編碼器存在兩大缺陷：一是機(jī)械編碼器存在機(jī)械噪音，機(jī)械噪音會(huì)產(chǎn)生干擾脈沖，造成程序的識(shí)別誤差；二是因?yàn)闄C(jī)械編碼器是由機(jī)械觸點(diǎn)直接接觸，并產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成工作，所以機(jī)械編碼器的壽命會(huì)因機(jī)械摩擦受到限制。在音響中使用該類機(jī)械編碼器，一方面需要復(fù)雜的降噪算法去消除機(jī)械噪音，增加了程序的設(shè)計(jì)難度；另一方面，機(jī)械編碼器的壽命有限，也影響音箱的使用壽命，降低用戶體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中使用機(jī)械編碼器的音箱存在設(shè)計(jì)難度且使用壽命也受機(jī)械編碼器的影響，降低用戶體驗(yàn)的問(wèn)題，提出了本發(fā)明的一種磁電編碼器和編碼信號(hào)產(chǎn)生方法，以便解決或至少部分地解決上述問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種磁電編碼器，

所述磁電編碼器包括主碼盤和若干個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器；

所述主碼盤包括盤底和盤壁，在所述盤底中心位置設(shè)置一旋轉(zhuǎn)軸，在所述盤壁上內(nèi)嵌有上下若干排動(dòng)磁鐵；

對(duì)應(yīng)每排動(dòng)磁鐵設(shè)置一個(gè)所述波形感應(yīng)產(chǎn)生器，每個(gè)所述波形感應(yīng)產(chǎn)生器設(shè)置在與相應(yīng)排動(dòng)磁鐵等高且靠近所述盤壁的內(nèi)嵌動(dòng)磁鐵一側(cè)的位置，每個(gè)所述波形感應(yīng)產(chǎn)生器均包括一個(gè)霍爾元件和一個(gè)固定磁鐵，用于當(dāng)主碼盤帶動(dòng)動(dòng)磁鐵圍繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)磁鐵和固定磁鐵產(chǎn)生磁感應(yīng)信號(hào)并由霍爾元件接收，霍爾元件將接收的磁感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成編碼信號(hào)進(jìn)行輸出。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種編碼信號(hào)產(chǎn)生方法，該方法包括：

設(shè)計(jì)一主碼盤，將所述主碼盤包括盤底和盤壁，在所述盤底中心位置設(shè)置一旋轉(zhuǎn)軸，在所述盤壁上內(nèi)嵌上下若干排動(dòng)磁鐵；

設(shè)置若干個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器，對(duì)應(yīng)每排動(dòng)磁鐵設(shè)置一個(gè)所述波形感應(yīng)產(chǎn)生器，將每個(gè)所述波形感應(yīng)產(chǎn)生器設(shè)置在與相應(yīng)排動(dòng)磁鐵等高且靠近所述盤壁的內(nèi)嵌動(dòng)磁鐵一側(cè)的位置，由一個(gè)霍爾元件和一個(gè)固定磁鐵構(gòu)成每個(gè)所述波形感應(yīng)產(chǎn)生器；

將所述主碼盤帶動(dòng)動(dòng)磁鐵圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)磁鐵和固定磁鐵產(chǎn)生磁感應(yīng)信號(hào)并由霍爾元件接收，霍爾元件將接收的磁感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成編碼信號(hào)進(jìn)行輸出。

綜上所述，本發(fā)明在磁電編碼器的主碼盤壁上內(nèi)嵌有上下若干排動(dòng)磁鐵，每排動(dòng)磁鐵設(shè)置一個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器，波形感應(yīng)器中包括一個(gè)霍爾元件和一個(gè)固定磁鐵，當(dāng)主碼盤帶動(dòng)動(dòng)磁鐵圍繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)磁鐵和固定磁鐵產(chǎn)生磁感應(yīng)信號(hào)并由霍爾元件接收，霍爾元件將接收的磁感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成編碼信號(hào)進(jìn)行輸出?？梢姡景l(fā)明利用磁感應(yīng)原理，通過(guò)波形感應(yīng)產(chǎn)生器中的霍爾元件與磁鐵相配合設(shè)計(jì)成的磁電編碼器，在工作過(guò)程中不存在機(jī)械噪音，可提高程序識(shí)別的準(zhǔn)確性，降低程序設(shè)計(jì)的難度；沒(méi)有機(jī)械摩擦，提高了編碼器的使用壽命，將該磁電編碼器用于音響中，有助于增加用戶體驗(yàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種磁電編碼器的主視圖；

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種磁電編碼器的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種磁電編碼器的波形感應(yīng)產(chǎn)生器細(xì)節(jié)圖；

圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種磁電編碼器的波形特性示意圖；

圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種磁電編碼器中霍爾元件的電原理示意圖；

圖6為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提供的一種編碼信號(hào)產(chǎn)生方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路是：現(xiàn)有技術(shù)的音箱中的音量調(diào)節(jié)所用的機(jī)械編碼器，一方面存在機(jī)械噪音，造成程序的識(shí)別誤差，增加程序設(shè)計(jì)的難度；另一方面機(jī)械編碼器的壽命會(huì)因機(jī)械摩擦受到限制。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明利用磁感應(yīng)的原理，在主碼盤的盤壁上內(nèi)嵌上下若干排動(dòng)磁鐵，在對(duì)應(yīng)每排動(dòng)磁鐵設(shè)置一個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器，且每個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器設(shè)置在與相應(yīng)排動(dòng)磁鐵等高且靠近盤壁的內(nèi)嵌動(dòng)磁鐵一側(cè)的位置，當(dāng)主碼盤圍繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁感應(yīng)信號(hào)并將磁感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成編碼信號(hào)進(jìn)行輸出。該磁電編碼器沒(méi)有機(jī)械噪音，也不存在機(jī)械摩擦。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將采用實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

實(shí)施例一：

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種磁電編碼器的主視圖。如圖1所示，本實(shí)施例中的磁電編碼器包括主碼盤和兩個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器；其中，主碼盤包括盤底110和盤壁120，在盤底110中心位置設(shè)置一旋轉(zhuǎn)軸130，在盤壁120上內(nèi)嵌有上排動(dòng)磁鐵150和下排動(dòng)磁鐵160；且對(duì)應(yīng)每排動(dòng)磁鐵設(shè)置一個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器140，每個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器設(shè)置在與相應(yīng)排動(dòng)磁鐵等高且靠近盤壁120的內(nèi)嵌動(dòng)磁鐵的內(nèi)側(cè)的位置，且每一個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器均包括一個(gè)霍爾元件和一個(gè)個(gè)固定磁鐵，當(dāng)主碼盤帶動(dòng)上排動(dòng)磁鐵150和下排動(dòng)磁鐵160圍繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)磁鐵和固定磁鐵產(chǎn)生磁感應(yīng)信號(hào)并由霍爾元件接收，霍爾元件將接收的磁感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成編碼信號(hào)進(jìn)行輸出。

在眾多脈沖波形中，方波脈沖的波形的特征規(guī)則穩(wěn)定，可利于程序的辨別，所以本實(shí)施例以磁電編碼器輸出的信號(hào)為方波脈沖進(jìn)行示例。圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種磁電編碼器的側(cè)視圖。如圖2所示，上排動(dòng)磁鐵150和下排動(dòng)磁鐵160的磁鐵均為方形磁鐵，磁鐵的寬度為L(zhǎng)1，上排動(dòng)磁鐵的磁鐵間的間距L3和下排動(dòng)磁鐵的磁鐵間的間距L4相等并等于每個(gè)動(dòng)磁鐵的寬度L1，這樣該磁電編碼器可輸出兩個(gè)方波脈沖，波形中高電位和低電位各占半個(gè)周期，符合方形脈沖的規(guī)則性。

另外，在編碼器的實(shí)際應(yīng)用中，通常程序需要判斷編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，保證編碼器輸出的編碼信號(hào)的準(zhǔn)確性，在本實(shí)施例中，可通過(guò)編碼器輸出的波形進(jìn)行判斷。如圖2所示，兩排動(dòng)磁鐵呈水平向移位排列，移位距離L2為每個(gè)動(dòng)磁鐵的寬度L1的一半，這樣該磁電編碼器輸出的兩個(gè)方波脈沖為兩個(gè)存在相位差的方波脈沖，相位超前的波形產(chǎn)生的方向，即為編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，這就方便編碼器的程序判斷主碼盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，利于編碼器正確地輸出編碼信號(hào)。

圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種磁電編碼器的波形感應(yīng)產(chǎn)生器細(xì)節(jié)圖。如圖3所示，對(duì)應(yīng)上排動(dòng)磁鐵150的上排波形感應(yīng)產(chǎn)生器包括一個(gè)霍爾元件320和一個(gè)固定磁鐵310，霍爾元件320設(shè)置在固定磁鐵310和盤壁120之間的位置，保證能接收到動(dòng)磁鐵和固定磁鐵之間的磁感應(yīng)信號(hào)；固定磁鐵310和動(dòng)磁鐵150相對(duì)的一側(cè)磁性相反，利于產(chǎn)生磁感應(yīng)信號(hào)；同樣地，對(duì)應(yīng)下排動(dòng)磁鐵160的下排波形感應(yīng)產(chǎn)生器包括一個(gè)霍爾元件340和一個(gè)固定磁鐵330，霍爾元件340設(shè)置在固定磁鐵330和盤壁120之間的位置，固定磁鐵330和動(dòng)磁鐵160相對(duì)的一側(cè)磁性相反。例如固定磁鐵的N極對(duì)應(yīng)動(dòng)磁鐵的S極，保證兩者之間能產(chǎn)生磁感應(yīng)信號(hào)。

本實(shí)施例中，為保證輸出的兩個(gè)方波脈沖存在相位差，上排波形感應(yīng)產(chǎn)生器和下排波形感應(yīng)產(chǎn)生器是上下正對(duì)設(shè)置的，當(dāng)主碼盤圍繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器所對(duì)應(yīng)的盤壁的位置在垂直方向上呈一條直線，這樣才能配合呈水平向移位排列的兩排動(dòng)磁鐵，產(chǎn)生兩個(gè)具有相位差的方波脈沖。

在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字編碼器的主碼盤圍繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)到對(duì)應(yīng)波形感應(yīng)產(chǎn)生器中的位置，動(dòng)磁鐵和固定磁鐵兩者發(fā)生磁感應(yīng)，位于中間的霍爾元件接收到該磁感應(yīng)信號(hào)，并將接收的磁感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成低電位脈沖信號(hào)進(jìn)行輸出，當(dāng)動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)到未對(duì)應(yīng)固定磁鐵的位置，兩者不發(fā)生磁感應(yīng)，會(huì)輸出高電位脈沖信號(hào)，這樣主碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)一周，就會(huì)相應(yīng)輸出周期性的方波脈沖，脈沖信號(hào)的周期個(gè)數(shù)由每排動(dòng)磁鐵的個(gè)數(shù)決定。

下面結(jié)合附圖具體說(shuō)明本實(shí)施例中的磁電編碼器的波形特性。圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種磁電編碼器的波形特性示意圖。如圖4所示，當(dāng)主碼盤圍繞旋轉(zhuǎn)軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下排動(dòng)磁鐵160的右邊緣首先轉(zhuǎn)動(dòng)到對(duì)應(yīng)固定磁鐵330的左邊緣位置，兩者開始發(fā)生磁感應(yīng)，霍爾元件接收到該磁感應(yīng)，開始輸出一個(gè)低電位脈沖，直到主碼盤轉(zhuǎn)過(guò)動(dòng)磁鐵的寬度L1的距離時(shí)，下排動(dòng)磁鐵160的右邊緣不再對(duì)應(yīng)固定磁鐵330，不再產(chǎn)生磁感應(yīng)，即開始輸出高電位脈沖。因?yàn)樯吓艅?dòng)磁鐵和下排動(dòng)磁鐵呈水平方向上的移位排列，當(dāng)下排動(dòng)磁鐵160的右邊緣轉(zhuǎn)動(dòng)到對(duì)應(yīng)固定磁鐵330的左邊緣位置時(shí)，上排動(dòng)磁鐵150的右邊緣對(duì)應(yīng)的是盤壁，還沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)到對(duì)應(yīng)固定磁鐵310的左邊緣位置，因此兩者沒(méi)有磁感應(yīng)，霍爾元件不會(huì)接受到該磁感應(yīng)信號(hào)，對(duì)應(yīng)輸出高電位脈沖；當(dāng)主碼盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)動(dòng)磁鐵寬度L1的一半的距離的時(shí)候，上排動(dòng)磁鐵150的右邊緣正好轉(zhuǎn)動(dòng)到對(duì)應(yīng)固定磁鐵310的左邊緣位置，兩者開始發(fā)生磁感應(yīng)，霍爾元件接收到該磁感應(yīng)信號(hào)，輸出一個(gè)低電位脈沖，直到主碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)磁鐵的寬度L1的距離時(shí)，下排動(dòng)磁鐵150的右邊緣不再對(duì)應(yīng)固定磁鐵320，不再產(chǎn)生磁感應(yīng)，即輸出高電位脈沖。由此可知，下排波形感應(yīng)產(chǎn)生器產(chǎn)生低電位脈沖比上排波形感應(yīng)產(chǎn)生器產(chǎn)生低電位脈沖要超前四分之一周期ΔT(即動(dòng)磁鐵L1的一半的長(zhǎng)度)。主碼盤連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，上排波形感應(yīng)產(chǎn)生器產(chǎn)生方波A，下排波形感應(yīng)產(chǎn)生器產(chǎn)生方波B，且方波B比方波A超前四分之一周期ΔT。

但是，通常情況下，主碼盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向未知，程序需要通過(guò)編碼器輸出的波形進(jìn)行判斷。當(dāng)?shù)玫降姆讲ˋ和方波B后，如果方波A比方波B落后四分之一周期ΔT，就判斷磁電編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?；若方波A比方波B超前四分之一周期ΔT，判斷磁電編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颉Ｔ诒緦?shí)施例中，方波A比波形B的落后四分之一周期ΔT，進(jìn)而判斷磁電編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，這樣就實(shí)現(xiàn)編碼器程序判斷主碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向的功能。

圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種磁電編碼器中霍爾元件的電原理示意圖。如圖5所示，輸出波形A的霍爾元件320和輸出波形B的霍爾元件340均連接接地端510和電源端520，可保證霍爾元件的正常工作。

需說(shuō)明的是，為保證輸出的兩個(gè)方波脈沖存在相位差，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，也可將上排動(dòng)磁鐵和下排動(dòng)磁鐵設(shè)置成上下正對(duì)位置，上排波形感應(yīng)產(chǎn)生器和下排波形感應(yīng)產(chǎn)生器呈水平向移位排列。實(shí)施例一的方案只是一個(gè)優(yōu)選方案。

實(shí)施例二：

圖6為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提供的一種編碼信號(hào)產(chǎn)生方法的流程圖。如圖2所示，該方法包括：

步驟S610，設(shè)計(jì)一主碼盤，將主碼盤包括盤底和盤壁，在盤底中心位置設(shè)置一旋轉(zhuǎn)軸，在盤壁上內(nèi)嵌上下若干排動(dòng)磁鐵。

步驟S620，設(shè)置若干個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器，對(duì)應(yīng)每排動(dòng)磁鐵設(shè)置一個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器，將每個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器設(shè)置在與相應(yīng)排動(dòng)磁鐵等高且靠近盤壁的內(nèi)嵌動(dòng)磁鐵一側(cè)的位置，由一個(gè)霍爾元件和一個(gè)固定磁鐵構(gòu)成每個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器。

步驟S630，將主碼盤帶動(dòng)動(dòng)磁鐵圍繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)磁鐵和固定磁鐵產(chǎn)生磁感應(yīng)信號(hào)并由霍爾元件接收，霍爾元件將接收的磁感應(yīng)信號(hào)并將磁感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成編碼信號(hào)進(jìn)行輸出。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將霍爾元件設(shè)置在固定磁鐵和盤壁之間的位置，且設(shè)置固定磁鐵和動(dòng)磁鐵相對(duì)的一側(cè)磁性相反。

進(jìn)一步地，將若干個(gè)形感應(yīng)產(chǎn)生器上下正對(duì)設(shè)置；將上下不同排動(dòng)磁鐵呈水平向移位排列。

具體地，在盤壁上內(nèi)嵌上下兩排動(dòng)磁鐵，上下兩排動(dòng)磁鐵的移位距離為每個(gè)動(dòng)磁鐵的寬度的一半；上下兩排動(dòng)磁鐵的間距相等并等于每個(gè)動(dòng)磁鐵的寬度；根據(jù)編碼信號(hào)的周期調(diào)節(jié)每排動(dòng)磁鐵的個(gè)數(shù)。

需要說(shuō)明的是，實(shí)施例二中的編碼信號(hào)產(chǎn)生方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程與實(shí)施例一中的磁電編碼器產(chǎn)生編碼信號(hào)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程對(duì)應(yīng)一致，上文已有詳細(xì)說(shuō)明，在此不再贅述。

綜上所述，本發(fā)明在磁電編碼器的主碼盤壁上內(nèi)嵌上下若干排動(dòng)磁鐵，對(duì)應(yīng)每排動(dòng)磁鐵設(shè)置一個(gè)波形感應(yīng)產(chǎn)生器，每個(gè)波形感應(yīng)器中包括一個(gè)霍爾元件和一個(gè)固定磁鐵，當(dāng)主碼盤帶動(dòng)動(dòng)磁鐵圍繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)磁鐵和固定磁鐵產(chǎn)生磁感應(yīng)信號(hào)并由霍爾元件接收，霍爾元件將接收的磁感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成編碼信號(hào)進(jìn)行輸出?？梢?，本發(fā)明利用磁感應(yīng)原理，通過(guò)波形感應(yīng)產(chǎn)生器中的霍爾元件與磁鐵相配合設(shè)計(jì)成的磁電編碼器，在工作過(guò)程中不存在機(jī)械噪音，可提高程序識(shí)別的準(zhǔn)確性，降低程序設(shè)計(jì)的難度；沒(méi)有機(jī)械摩擦，提高了編碼器的使用壽命；將該磁電編碼器用于音響中，有助于增加用戶體驗(yàn)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，在本發(fā)明的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行其他的改進(jìn)或變形。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的具體描述只是更好的解釋本發(fā)明的目的，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。