阅读说明：本技术 编码器计数装置、计数方法、设备及可读存储介质 (Encoder counting device, counting method, equipment and readable storage medium ) 是由 孙立强 于 2020-05-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种编码器计数装置,包括：计数组件,编码器组件,计数组件包括印制电路板、设置于印制电路板上的弹性片、第一线圈和第二线圈；弹性片设置于第一线圈和第二线圈之间,弹性片背离印制电路板设置第一磁体,编码器组件包括编码器轴和第二磁体,编码器轴外表面设置第二磁体,以带动第二磁体转动；第二磁体经过弹性片所在的印制电路板区域,本发明还公开了一种计数方法、设备及可读存储介质。本发明通过在编码器掉电时,外力转动编码器轴,使第一磁体产生摆动,在金属线圈中产生规律性的感应电流,产生的感应电流可用于计算编码器轴转动圈数所需的供电,通过分析感应电流产生的规律性,在编码器掉电的情况下,实现了编码器的多圈计数。(The invention discloses a counting device of an encoder, which comprises: the counting assembly comprises a printed circuit board, an elastic sheet arranged on the printed circuit board, a first coil and a second coil; the elastic sheet is arranged between the first coil and the second coil, the elastic sheet is provided with a first magnet away from the printed circuit board, the encoder assembly comprises an encoder shaft and a second magnet, and the outer surface of the encoder shaft is provided with the second magnet so as to drive the second magnet to rotate; the invention also discloses a counting method, a device and a readable storage medium. According to the invention, when the encoder is powered off, the encoder shaft is rotated by an external force, so that the first magnet swings, regular induced current is generated in the metal coil, the generated induced current can be used for calculating the power supply required by the number of turns of the rotation of the encoder shaft, and the multi-turn counting of the encoder is realized by analyzing the regularity generated by the induced current under the condition that the encoder is powered off.)

编码器计数装置、计数方法、设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及电池测试技术领域、尤其涉及一种编码器计数装置、计数方法、设备及可读存储介质。

背景技术

目前，编码器的圈数计数方式包括使用齿轮结构、利用韦氏原理和内置电池，其中，编码器内置电池用于在编码器掉电的情况下，利用干簧管或磁阻器件或霍尔器件等低功耗器件进行多圈计数。

但以上计数方式存在一定的缺陷，齿轮结构在增加编码器自身重量和体积的同时，计数的准确性也取决于齿轮零件及相应分离码盘的加工精度，齿轮的复杂结构也带来了可靠性风险，编码器的圈数计数越多齿轮结构就越复杂，并且编码器的使用寿命也依赖于齿轮的使用寿命；利用韦氏原理进行计数需要用到敏感合金丝，而敏感合金丝制作工艺较复杂，产品复杂程度较高，应用不具备普遍性；编码器内置电池的方式，绝对值编码器的使用寿命依赖于电池的使用时间，电池的更换也很麻烦，且在工业现场，环境温度的变化很大，电池的使用场合也受限制，电池较占体积，不利于编码器的小型化。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种编码器计数装置及计数方法，旨在解决现有技术中编码器的转动圈数计数方式存在结构复杂、使用寿命受限和不具备普遍适用性的缺陷的技术问题。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种编码器计数装置，包括：

计数组件，包括印制电路板、设置于所述印制电路板上的弹性片、第一线圈和第二线圈；所述弹性片设置于所述第一线圈和第二线圈之间，所述弹性片背离所述印制电路板设置第一磁体；

编码器组件，包括编码器轴和第二磁体，所述编码器轴外表面设置所述第二磁体，以带动所述第二磁体转动；所述第二磁体经过所述弹性片所在的所述印制电路板区域。

可选地，所述编码器计数装置还包括：

检测组件，所述检测组件设置于所述印制电路板上，所述检测组件基于所述印制电路板与所述计数组件电性连接，用于检测所述编码器计数装置的供电电压，以及所述第一线圈和第二线圈上产生的感应电流；所述检测组件还与所述编码器组件电性连接，用于检测编码器轴的转动速度；

输出组件；

处理器，所述处理器设置于所述印制电路板上，所述处理器分别与所述检测组件以及所述输出组件电性连接，所述处理器用于根据所述检测组件检测的供电电压，确定所述编码器计数装置的供电状态，并控制所述输出组件输出所述感应电流。

可选地，所述第二磁体转动的轨迹圆弧与所述弹性片背离所述印制电路板的延伸方向相交。

可选地，计数组件设置有至少两个，且每个计数组件上所述弹性片背离所述印制电路板的延伸方向都与所述第二磁体转动的轨迹圆弧相交。

可选地，所编码器包括壳体和至少一个如权利要求1至4任一项所述的编码器计数装置，所述壳体包容设置于编码器轴的外部，所述印制电路板设置于所述壳体朝向编码器轴的内壁上。

此外，为解决上述问题，本发明实施例还提供一种计数方法，包括以下内容：

接收所述检测组件发送的供电电压和转动速度；

根据所述供电电压，判断所述编码器计数装置是否处于掉电状态，并且根据所述转动速度，判断所述编码器轴是否处于转动状态；

若所述编码器计数装置处于所述掉电状态，且所述编码器轴处于所述转动状态，则获取所述输出组件输出的感应电流信息；

根据所述感应电流信息，计算所述编码器计数装置的转动圈数。

可选地，所述根据所述供电电压，判断所述编码器计数装置是否处于掉电状态，根据所述转动速度，判断所述编码器轴是否处于转动状态的步骤包括：

比较所述供电电压与第一预设阈值，比较所述转动速度与第二预设阈值；

若所述供电电压小于或等于所述第一预设阈值，则判定所述编码器计数装置处于掉电状态；

若所述转动速度大于所述第二预设阈值，则判定所述编码器轴处于转动状态。

可选地，所述根据所述感应电流信息，计算所述编码器计数装置的转动圈数的步骤包括：

根据所述感应电流信息中的感应电流值和感应时间，生成目标波形图；

获取所述目标波形图的各波峰，并计算相邻波峰之间的时间差值；

基于所述时间差值，生成变化趋势波形图，并统计所述变化趋势波形图中的波峰数量，将所述波峰数量作为转动圈数。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计数设备，所述计数设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计数程序，所述计数程序被所述处理器执行时实现如上述的计数方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计数程序，所述计数程序被处理器执行时实现如上述的计数方法的步骤。

本发明实施例提出的一种编码器计数装置，在编码器计数装置掉电的情况下，通过外力使编码器轴转动，进而带动固定在编码轴上的第二磁体转动，第二磁体与固定在弹性片上的第一磁体之间存在引力和斥力，第一磁体在引力和斥力的作用下产生相对方向上的摆动，第一磁体的摆动又使位于弹性片相对两侧的第一金属线圈和第二金属线圈中穿过的磁通量发生变化，从而在第一金属线圈和第二金属线圈中产生感应电流，产生的感应电流可以用于编码器计数装置的多圈计数，在掉电的情况下，满足了多圈计数的供电需求，实现了编码器的多圈计数。

附图说明

图1为本发明实施例方案涉及的编码器计数装置的硬件结构示意图；

图2为本发明实施例方案涉及的计数组件与编码器轴组件的结构示意图；

图3为本发明实施例方案涉及的编码器计数装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的计数装置一种实施方式的硬件结构示意图；

图5为本发明计数方法第一实施例的流程示意图；

图6为本发明计数方法第一实施例中的电流与时间关系图；

图7为本发明计数方法第一实施例中的变化趋势波形图；

图8为本发明计数装置一实施例的功能模块示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	编码器	312	弹性片
10	壳体	313	第一线圈
				20	编码器轴	314	第二线圈
30	编码器计数装置	315	第一磁体
				311	印制电路板	321	第二磁体

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，图1为本发明实施例方案涉及的计数组件与编码器组件的硬件结构示意图，图2为本发明实施例方案涉及的计数组件与编码器组件的结构示意图，图2是图1中A部分的放大图。

可选地，计数组件，包括印制电路板311、设置于印制电路板311上的弹性片312、第一线圈313和第二线圈314；弹性片设置于第一线圈和第二线圈之间，弹性片背离印制电路板设置第一磁体315；

可选地，编码器组件，包括编码器轴20和第二磁体321，编码器轴20外表面设置第二磁体321，以带动第二磁体321转动；第二磁体321经过弹性片312所在的印制电路板311区域。

可选地，第二磁体321转动的轨迹圆弧与弹性片312背离印制电路板311的延伸方向相交。

可选地，计数组件设置有至少两个，且每个计数组件上弹性片312背离印制电路板311的延伸方向都与第二磁体321转动的轨迹圆弧相交。

可选地，编码器包括壳体10和至少一个所述编码器计数装置，所述壳体10包容设置于所述编码器轴20的外部，所述印制电路板311设置于所述壳体10朝向编码器轴20的内壁上。

在本实施例中当编码器掉电时，编码器轴在外力的作用下发生转动，带动设置于编码器轴外表面的第二磁体围着编码器轴转动，且第二磁体的转动轨迹与第一磁体相邻，由于磁体间具有同极相斥、异极相吸的特点，第一磁体将会在磁体间作用力的作用下，产生偏向第一金属线圈或第二金属线圈的摆动，从而使穿过第一金属线圈和第二金属线圈中的磁通量发生变化，根据法拉第电磁定律，第一金属线圈和第二金属线圈之间将会产生感应电流，产生的感应电流可用于编码器计数所需用电。

当编码器轴转动较慢时，第一金属线圈和第二金属线圈中的感应电流是由于第一磁体的摆动产生的，当编码器轴转动较快时，第二磁体快速靠近第一磁体，且快速远离第一磁体，第一磁体还未在磁体间作用力的作用下产生摆动，第二磁体已远离第一磁体，这种情况下，第二磁体的快速转动使穿过第一金属线圈和第二金属线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电流。

可知地，编码器壳体朝向编码器轴的内壁上可设置多个计数组件，且每个计数组件上弹性片背离印制电路板的延伸方向都与第二磁体转动的轨迹圆弧相交，设置多个计数组件可以确定编码器轴的转动方向，具体地，通过获取每个计数组件上的金属线圈内产生的感应电流的顺序，确定编码器轴的转动方向。

如图3所示，为本发明实施例方案涉及的编码器计数装置的硬件结构示意图。

在本实施例中，编码器计数装置，用于产生满足编码器计数的供电需求的感应电流。

可选地，编码器计数装置可设置于编码器内部结构中。

编码器计数装置包括处理器101，输出组件102，检测组件103，计数组件104和编码器组件105。处理器101设置于印制电路板上，处理器101分别与检测组件103以及输出组件102电性连接，处理器101用于根据检测组件103检测的供电电压，确定编码器计数装置的供电状态，并控制输出组件102输出感应电流；检测组件103设置于印制电路板上，检测组件103基于印制电路板与计数组件104电性连接，用于检测编码器计数装置的供电电压，以及第一线圈和第二线圈上产生的感应电流；检测组件103还与编码器组件105电性连接，用于检测编码器轴的转动速度。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

本发明实施例计数终端(又叫终端、设备或者终端设备)可以是PC、智能手机、平板电脑和便携计算机等具有数据处理功能和数据存储功能的可移动式终端设备。

如图4所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图3中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图4所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及计数程序。

在图4所示的终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的计数程序，所述计数程序被处理器执行时实现下述实施例提供的计数方法中的操作。

基于上述编码器计数装置，提出本发明第一实施例，参照图5，图5为本发明计数方法第一实施例的流程示意图，所述计数方法包括以下步骤：

步骤S10，接收所述检测组件发送的供电电压和转动速度。

本实施例中检测组件通过与编码器的内部电路板连接，可以获取到编码器的供电电压，检测组件还可以与编码器组件连接，获取到编码器轴的转动速度。由本方法所要解决的技术问题可知，获取供电电压的目的是，判断编码器是否处于掉电状态，本方法所要解决的技术问题即是，在编码器处于掉电状态，且编码器轴在外力作用下转动时，如何为编码器计数装置供电，以完成编码器轴转动圈数的计数，获取转动速度的目的是，判断编码器轴是否处于转动状态，可知地，当编码器掉电时，还可通过外力使编码器轴转动。

步骤S20，根据所述供电电压，判断所述编码器计数装置是否处于掉电状态，并且根据所述转动速度，判断所述编码器轴是否处于转动状态。

可知地，现有的编码器为了解决编码器掉电时的计数供电需求，通常会在编码器主体结构内安置电池，但这种方法不仅使编码器的主体结构增大，且内置电池不易更换，为了解决这个技术问题，本方法通过在编码器主体结构内安设计数组件和编码器组件，当编码器处于掉电状态，且编码器轴在外力作用下发生转动时，通过计数组件和编码器组件可以产生感应电流，产生的感应电流可用于编码器的计数工作，且产生的感应电流在时间上呈现规律性，这种规律性还可用于编码器轴转动圈数的计算。

步骤S30，若所述编码器计数装置处于所述掉电状态，且所述编码器轴处于所述转动状态，则获取所述输出组件输出的感应电流信息。

可知地，如图2所示，在编码器处于掉电状态，且编码器轴在外力作用下发生转动时，带动第二磁体转动(转动方向不做限制)，在第一磁体与第二磁体之间存在引力和斥力(异极相吸、同极相斥)的情况下，第二磁体的移动将使固定在弹性片上的第一磁体发生摆动(在图2中显示为左右摆动)，第一磁体的摆动又使得穿过弹性片两侧金属线圈内的磁通量发生变化，根据法拉第电磁感应定律，金属线圈中将产生感应电流，产生的感应电流可用于编码器的计数工作。第一磁体的摆动，使金属线圈中将产生感应电流，且感应电流随编码器轴转动的时间而呈现一定的规律性，本实施例中的感应电流信息是指，金属线圈中产生的感应电流及产生感应电流的时间，获取感应电流信息的目的是，根据感应电流信息中感应电流随时间所呈现的规律，计算多编码器轴的转动圈数。

步骤S40，根据所述感应电流信息，计算所述编码器计数装置的转动圈数。

可知地，当编码器轴开始转动时，第一磁体发生摆动，从而在金属线圈中产生感应电流，通过获取产生的感应电流信息(电流值与对应的时间)，可在电流-时间坐标系中绘制电流与时间关系图，如图6所示，仅做举例说明。当第二磁体每次经过第一磁体时，都会给第一磁体带来引力和斥力，但无论是引力还是斥力，对第一磁体都是一种助力，即，使第一磁体摆动加快的力，第一磁体摆动的速度越快，图6中波峰生成的频率越大，也就是说感应电流峰值出现的频率越大，根据感应电流信息中感应电流所表现的这个规律，可以计算第二磁体经过第一磁体的次数，也就是编码器轴转动的圈数。

具体地，所述步骤S20细化的步骤，包括：

步骤a1，比较所述供电电压与第一预设阈值，比较所述转动速度与第二预设阈值。

步骤a2，若所述供电电压小于或等于所述第一预设阈值，则判定所述编码器计数装置处于掉电状态。

步骤a3，若所述转动速度大于所述第二预设阈值，则判定所述编码器轴处于转动状态。

本实施例中，第一预设阈值可以为零，也可以为一个稍微大于零的值，例如0.5，第一预设阈值的取值也与供电电压的单位有关，供电电压的单位为V(伏)或mV(毫伏)时，第一预设阈值的取值将不同，考虑到即使编码器处于掉电状态，其内部电路中也可能存在电动势，检测组件获取到的电动势(即供电电压)也可能不为零，但肯定是一个很小的值；第二预设阈值可以为零，也可以为一个稍微大于零的值，第二预设阈值的取值与速度的取值单位有关，考虑到若编码器轴发生较慢的旋转速度，第一磁体也将产生轻微的摆动，根据法拉第电磁感应定律，这样产生的感应电流很小，可能不足以为编码器的计数工作供电，这也是引出第二预设阈值的原因。

具体地，所述步骤S40细化的步骤，包括：

步骤b1，根据所述感应电流信息中的感应电流值和感应时间，生成目标波形图。

步骤b2，获取所述目标波形图的各波峰，并计算相邻波峰之间的时间差值。

步骤b3，基于所述时间差值，生成变化趋势波形图，并统计所述变化趋势波形图中的波峰数量，将所述波峰数量作为转动圈数。

本实施例中目标波形图是指，感应电流与产生感应电流的时间之间的对应关系的图，如图6所示，计算相邻波峰之间的时间差值的目的是，可知地，根据法拉第电磁感应定律，第一磁体离金属线圈最近时，感应电流将达到(本次摆动的)最大值，即图6中的波峰，当两个波峰之间的时间差值较小时，说明第一磁体摆动的速度较快，在实际应用场景中，当第二磁体刚刚经过第一磁体时，第一磁体的摆动速度最大，当第二磁体远离第一磁体后，由于惯性，第一磁体摆动的速度会减慢，在第二磁体下一次经过第一磁体时，第一磁体受力，摆动速度又会加大，然后第二磁体离开后，第一磁体的摆动速度就又会减慢，根据此规律，计算相邻波峰之间的时间差值，该时间差值可以表示第一磁体的摆动速度，计算出所有波峰之间的时间差值后，将这些时间差值按照波峰的顺序，生成变化趋势波形图，如图7所示，图7中从左至右第一个点是图6中第一个波峰与第二个波峰之间的时间差值，第二个点是第二个波峰与第三个波峰之间的时间差值，以此类推，由上述规律可知，图7中的波峰数量即是编码器轴转动的圈数。

本发明实施例提出的一种计数方法，通过接收所述检测组件发送的供电电压和转动速度，判断编码器计数装置是否处于掉电状态，以及所述编码器轴是否处于转动状态，在编码器处于掉电状态，且编码器轴处于转动状态时，获取输出组件输出的感应电流信息，并根据获取到的感应电流信息，计算编码器的转动圈数。通过感应电流信息中感应电流在时间上所呈现的规律性，计算编码器的转动圈数，实现了编码器的精确计数。

此外，参照图8，本发明实施例还提出一种计数装置，所述计数装置包括：

接收模块10，用于接收所述检测组件发送的供电电压和转动速度；

判断模块20，用于根据所述供电电压，判断所述编码器计数装置是否处于掉电状态，根据所述转动速度，判断所述编码器轴是否处于转动状态；

感应电流信息获取模块30，用于若所述编码器计数装置处于所述掉电状态，且所述编码器轴处于所述转动状态，则获取所述输出组件输出的感应电流信息；

计算模块40，用于根据所述感应电流信息，计算所述编码器计数装置的转动圈数。

在一实施例中，所述的判断模块20，包括：

比较单元，用于比较所述供电电压与第一预设阈值，比较所述转动速度与第二预设阈值。

第一判定单元，用于若所述供电电压小于或等于所述第一预设阈值，则判定所述编码器计数装置处于掉电状态。

第二判定单元，用于若所述转动速度大于所述第二预设阈值，则判定所述编码器轴处于转动状态。

在一实施例中，所述的计算模块40，包括：

目标波形图生成单元，用于根据所述感应电流信息中的感应电流值和感应时间，生成目标波形图；

时间差值计算单元，用于获取所述目标波形图的各波峰，并计算相邻波峰之间的时间差值；

统计单元，用于基于所述时间差值，生成变化趋势波形图，并统计所述变化趋势波形图中的波峰数量，将所述波峰数量作为转动圈数。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个可读存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。