磁编码器芯片内部信号传输延时的测试方法及系统技术方案

本发明专利技术揭示了一种磁编码器芯片内部信号传输延时的测量方法及系统，所述测量方法包括：步骤S1、设置一磁性机构匀速旋转，磁编码器芯片靠近磁性机构设置；在磁编码器芯片附近设置一磁传感器；步骤S2、形成一次函数ΔT＝Δα/V+Td；步骤S3、调节转速V，测量在不同转速下设定信号的时间差ΔT；步骤S4、通过测量到的数据计算一次函数在y轴的截距，获得系统传输延时Td。本发明专利技术提出的测试方法及系统，能够测试几乎所有带ABZ三相输出的磁传感器的信号传输延时，得到较为准确的延时时间，同时实现方便。本发明专利技术通过给后级控制系统一个较为准确的延时时间，方便控制系统对信号延时进行补偿。

【技术实现步骤摘要】
磁编码器芯片内部信号传输延时的测试方法及系统
本专利技术属于微电子
，涉及一种磁编码器芯片，尤其涉及一种磁编码器芯片内部信号传输延时的测试方法及系统。
技术介绍
磁场信号处理的原理一般情况下，基于AMR(AnisotropicMagnetoresistance，各向异性磁电阻)、GMR(GiantMagnetoresistance，巨磁电阻)或TMR(TunnelMagnetoresistance，隧道磁阻)的磁编码器会将磁场细小的变化转变为一个微弱的模拟信号，芯片内部需要将这个微弱的模拟信号进行放大和滤波，再通过ADC(AnalogtoDigitalConverter，模拟数字转换器)的处理使其转变为数字信号，经过DSP(DigitalSignalProcessing，数字信号处理)将数字信号做进一步处理，最终通过芯片的IO(InputOutput，输入输出)口向外输出A、B、Z三相增量编码信号。磁编码器内部简要结构如图1。ABZ三相信号的说明编码器的A相、B相、Z相信号中，A、B两个通道的信号一般是正交(即互差90度)脉冲信号。一般编码器输出信号除A、B两相外，每转一圈还会在固定位置输出一个零位脉冲Z，用于决定零位置或标识位置。当主轴以顺时针方向旋转时，输出脉冲A通道信号位于B通道之前；当主轴逆时针旋转时，A通道信号则位于B通道之后。从而由此判断主轴是正转还是反转。单极开关霍尔的工作原理单极霍尔效应具有磁性工作阈值(Bop)。如果霍尔单元承受的磁通密度大于工作阈值，那么输出晶体管将开启；当磁通密度降至低于工作阈值(Brp)时，晶体管会关闭。单极开关霍尔正是基于这种工作原理，对于一个开漏输出的单极开关霍尔来说，其输出脚在外接一个上拉电阻后，可以在一个1对极的匀速旋转磁场中，产生一个频率一定，占空比约为50％的方波信号。测试磁编码器芯片内部信号传输延时的重要性磁编码器一般运用于工业运动控制、汽车控制等高精度、高响应频率的领域，由于磁编码器处理原始信号需要经过ADC、DSP等多级处理，必然会占用一定的时间，对于后级的控制器来说，如果能够获知原始信号产生的准确时间或一个准确的信号传输延时，便可以采取合适的方式补偿或减小该延时对于后级控制系统的影响。一般来说，不同的磁编码器厂家都会将系统内部的信号传输延时显示在其产品规格书中，但目前尚没有比较通用的测试磁编码器芯片内部信号传输延时的方式。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种磁编码器芯片内部信号传输延时的测试方法及系统，可精确测量磁编码器芯片内部信号传输延时。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种磁编码器芯片内部信号传输延时的测量方法，所述测量方法包括：步骤S1、设置一磁性机构匀速旋转，磁编码器芯片靠近磁性机构设置；在磁编码器芯片附近设置一磁传感器，磁编码器芯片靠近所述磁传感器，将磁传感器设置为磁编码器芯片原始磁场信号的参照物；步骤S2、形成一次函数ΔT＝Δα/V+Td；其中，ΔT为输出信号Z与所述磁传感器上升沿或下降沿的时间差，Δα为磁编码器芯片的输出信号Z与所述磁传感器上升沿或下降沿的相位差，V为当前转速，Td为磁编码器芯片内部信号传输延时；步骤S3、调节转速V，测量在不同转速下磁编码器芯片的输出信号Z与所述磁传感器上升沿或下降沿的时间差ΔT；步骤S4、通过步骤S3测量到的数据计算一次函数在y轴的截距，从而获得磁编码器芯片内部系统传输延时Td。作为本专利技术的一种实施方式，步骤S1中，所述磁性机构每转一圈，磁编码器会在固定位置产生1个Z信号；磁传感器产生一频率和占空比相对固定的方波信号；Z信号的频率和磁传感器产生的方波频率相同。作为本专利技术的一种实施方式，步骤S1中，所述磁性机构为一对极磁铁；所述磁传感器为单极开关霍尔。作为本专利技术的一种实施方式，步骤S3中，设目标一次函数为y＝kx+b，其中，x为1/V，y为ΔT，期望求出k和b；步骤S4中，通过相邻的两组数据(x1，y1)、(x2，y2)，以(y2-y1)/(x2-x1)计算出每一小段的一次函数斜率k1～kn，将这些斜率做平均得出整条拟合曲线的平均斜率即k，再将斜率代入每一段数据得出b1～bn，取b1～bn的平均值即为估算出的磁编码器芯片内部信号传输延时Td。作为本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，单极开关霍尔的上升沿或下降沿为产生传感器原始信号的相位α1，产生Z信号的位置对应的Z信号的上升沿或下降沿就是原始信号经过系统处理和延时后的信号的相位α2，两者的相位差为α1-α2＝Δα；在现有转速下，这个相位差对应的时间差为ΔT；根据参照点不同，ΔT符号不同，即如果Δα＝α2-α1，则ΔT的符号也应取反；Z信号和单极开关霍尔的上升沿或下降沿的固有相位差为Δα；根据磁性机构转速的不同，得到如下等式：ΔT＝Δα/V+Td；受信号本身的抖动和噪声因素的影响，测得的ΔT会有波动，使用示波器的余辉捕捉功能，以单极开关霍尔的上升沿或下降沿为触发，在一个固定的时间生成Z脉冲上升沿的余辉并以余辉的中间位置为Z脉冲上升沿的实际位置，计算出两者在该转速下的时间差ΔT；当V足够大时，ΔT＝Td，即示波器上观察到的两信号的时间差就是系统信号传输延时。一种磁编码器芯片内部信号传输延时的测量方法，所述测量方法包括：步骤S1、设置一磁性机构匀速旋转，磁编码器芯片靠近磁性机构设置；在磁编码器芯片附近设置一磁传感器，磁编码器芯片连尽可能靠近述磁传感器，将磁传感器设置为磁编码器芯片原始磁场信号的参照物；所述磁性机构每转一圈，磁编码器会在固定位置产生1个Z信号；磁传感器产生一频率和占空比相对固定的方波信号；Z信号的频率和磁传感器产生的方波频率相同；步骤S2、形成一次函数ΔT＝Δα/V+Td；其中，ΔT为输出信号Z与所述磁传感器上升沿或下降沿的时间差，Δα为磁编码器芯片的输出信号Z与所述磁传感器上升沿或下降沿的相位差，V为当前转速，Td为磁编码器芯片内部信号传输延时；步骤S3、调节转速V，测量在不同转速下磁编码器芯片的输出信号Z与所述磁传感器上升沿或下降沿的时间差ΔT；步骤S4、通过步骤S3测量到的数据计算一次函数在y轴的截距，从而获得磁编码器芯片内部系统传输延时Td；通过相邻的两组数据(x1，y1)、(x2，y2)，以(y2-y1)/(x2-x1)计算出每一小段的一次函数斜率k1～kn，将这些斜率做平均得出整条拟合曲线的平均斜率即k，再将斜率代入每一段数据得出b1～bn，取b1～bn的平均值即为估算出的磁编码器芯片内部信号传输延时Td。一种磁编码器芯片内部信号传输延时的测量系统，所述测量系统包括：磁性机构、磁传感器、函数曲线拟合模块、测量装置、传输延时获取模块；所述磁性机构用以匀速旋转，产生磁场；所述磁编码器芯片靠近磁性机构设置，在磁编码器芯片附近设置所述磁传感器，磁编码器芯片靠近所述磁传感器，将磁传感器设置为磁编码器芯片原始磁场信号的参照物；所述函数曲线拟合模块用以形成一次函数ΔT＝Δα/V+Td；其中，ΔT为输出信号Z与所述磁传感器上升沿或下降沿的时间差，Δα为磁编码器芯片的输出信号Z与所述磁传感器上升沿或下降沿的相位差，V为当前转速，Td为磁编码器芯片内部信号传输延时；所述测量装置用以测量在不同转速下磁编码器芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁编码器芯片内部信号传输延时的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：步骤S1、设置一磁性机构匀速旋转，磁编码器芯片靠近磁性机构设置；在磁编码器芯片附近设置一磁传感器，磁编码器芯片靠近所述磁传感器，将磁传感器设置为磁编码器芯片原始磁场信号的参照物；步骤S2、形成一次函数ΔT＝Δα/V+Td；其中，ΔT为输出信号Z与所述磁传感器上升沿或下降沿的时间差，Δα为磁编码器芯片的输出信号Z与所述磁传感器上升沿或下降沿的相位差，V为当前转速，Td为磁编码器芯片内部信号传输延时；步骤S3、调节转速V，测量在不同转速下磁编码器芯片的输出信号Z与所述磁传感器上升沿或下降沿的时间差ΔT；步骤S4、通过步骤S3测量到的数据计算一次函数在y轴的截距，从而获得磁编码器芯片内部系统传输延时Td。

【技术特征摘要】
1.一种磁编码器芯片内部信号传输延时的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：步骤S1、设置一磁性机构匀速旋转，磁编码器芯片靠近磁性机构设置；在磁编码器芯片附近设置一磁传感器，磁编码器芯片靠近所述磁传感器，将磁传感器设置为磁编码器芯片原始磁场信号的参照物；步骤S2、形成一次函数ΔT＝Δα/V+Td；其中，ΔT为输出信号Z与所述磁传感器上升沿或下降沿的时间差，Δα为磁编码器芯片的输出信号Z与所述磁传感器上升沿或下降沿的相位差，V为当前转速，Td为磁编码器芯片内部信号传输延时；步骤S3、调节转速V，测量在不同转速下磁编码器芯片的输出信号Z与所述磁传感器上升沿或下降沿的时间差ΔT；步骤S4、通过步骤S3测量到的数据计算一次函数在y轴的截距，从而获得磁编码器芯片内部系统传输延时Td。2.根据权利要求1所述的磁编码器芯片内部信号传输延时的测量方法，其特征在于：步骤S1中，所述磁性机构每转一圈，磁编码器会在固定位置产生1个Z信号；磁传感器产生一频率和占空比相对固定的方波信号；Z信号的频率和磁传感器产生的方波频率相同。3.根据权利要求2所述的磁编码器芯片内部信号传输延时的测量方法，其特征在于：步骤S1中，所述磁性机构为一对极磁铁；所述磁传感器为单极开关霍尔。4.根据权利要求1所述的磁编码器芯片内部信号传输延时的测量方法，其特征在于：步骤S3中，设目标一次函数为y＝kx+b，其中，x为1/V，y为ΔT，期望求出k和b；步骤S4中，通过相邻的两组数据(x1，y1)、(x2，y2)，以(y2-y1)/(x2-x1)计算出每一小段的一次函数斜率k1～kn，将这些斜率做平均得出整条拟合曲线的平均斜率即k，再将斜率代入每一段数据得出b1～bn，取b1～bn的平均值即为估算出的磁编码器芯片内部信号传输延时Td。5.根据权利要求1所述的磁编码器芯片内部信号传输延时的测量方法，其特征在于：步骤S2中，单极开关霍尔的上升沿或下降沿为产生传感器原始信号的相位α1，产生Z信号的位置对应的Z信号的上升沿或下降沿就是原始信号经过系统处理和延时后的信号的相位α2，两者的相位差为α1-α2＝Δα；在现有转速下，这个相位差对应的时间差为ΔT；根据参照点不同，ΔT符号不同，即如果Δα＝α2-α1，则ΔT的符号也应取反；Z信号和单极开关霍尔的上升沿或下降沿的固有相位差为Δα；根据磁性机构转速的不同，得到如下等式：ΔT＝Δα/V+Td；受信号本身的抖动和噪声因素的影响，测得的ΔT会有波动，使用示波器的余辉捕捉功能，以单极开关霍尔的上升沿或下降沿为触发，在一个固定的时间生成Z脉冲上升沿的余辉并以余辉的中间位置为Z脉冲上升沿的实际位置，计算出两者在该转速下的时间差ΔT；当V足够大时，ΔT＝Td，即示波器上观察到的两信号的时间差就是系统信号传输延时。6.一种磁编码器芯片内部信号传输延时的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：步骤S1、设置一磁性机构匀速旋转，磁编码器芯片靠近磁性机构设置；在磁编码器芯片附近设置一磁传感器，磁编码器芯片尽可能靠近所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙翼，
申请(专利权)人：麦歌恩电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31