磁编码器、绝对电角度检测方法、系统及可读存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种磁编码器、绝对电角度检测方法、系统及可读存储介质，磁编码器包括磁阻传感器、磁场辅助线圈、以及与磁场辅助线圈电连接的线圈电流控制电路，磁阻传感器为平面式元器件，线圈电流控制电路用于向磁场辅助线圈提供电流，以使磁场辅助线圈产生影响第一方向磁分量和第二方向磁分量的辅助磁场，辅助磁场影响二维磁场分量形成共同磁场，磁阻传感器用于检测共同磁场、以及被测磁钢的磁场的二维磁场分量。本发明专利技术的技术方案中，当对磁场辅助线圈产生的辅助磁场影响二维磁场分量，使得磁阻传感器的检测角度变化可以判别出磁阻传感器面对待测磁钢的N极还是S极，再根据磁阻传感器检测二维磁场分量输出数据，可以计算得出被测磁钢的绝对电角度。

Magnetic encoder, absolute electrical angle detection method, system and readable storage medium

【技术实现步骤摘要】
磁编码器、绝对电角度检测方法、系统及可读存储介质
本专利技术涉及电磁结构及信号处理
，尤其涉及一种磁编码器、绝对电角度检测方法、系统及可读存储介质。
技术介绍
目前，利用磁阻传感器芯片(MR)和各向异性磁阻传感器芯片(AMR)进行角度位置检测的磁编码器已经被用于多种控制系统中，该种磁编码器对被测旋转磁场在切向-轴向平面，或者切向-径向平面，或者径向-轴向平面的磁场分量进行检测，并输出电压信号。但是，由于MR和AMR磁阻传感器只对磁场的量值敏感，而对其极性不敏感，当被测磁钢的磁场旋转360°电角度，即磁场进行一个周期的变化的时候，磁阻传感器的输出信号有两个周期的变化。因此，磁阻传感器的这种信号不是被测磁场的绝对电角度信号，即，现有的磁编码器也就无法对被测磁钢的绝对电角度进行测量。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种磁编码器、绝对电角度检测方法、系统及可读存储介质，旨在解决现有磁编码器无法对被测磁钢的绝对电角度进行精确测量的问题。为实现上述目的，本专利技术提出的一种磁编码器，所述磁编码器用于检测被测磁钢产生磁场的二维磁场分量，所述二维磁场分量包括第一方向磁分量和第二方向磁分量，所述磁编码器包括磁阻传感器、磁场辅助线圈、以及与所述磁场辅助线圈电连接的线圈电流控制电路，所述磁阻传感器为平面式元器件，所述线圈电流控制电路用于向所述磁场辅助线圈提供电流，以使所述磁场辅助线圈产生影响所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的辅助磁场，所述辅助磁场影响所述二维磁场分量形成共同磁场，所述磁阻传感器用于检测所述共同磁场、以及所述被测磁钢磁场的二维磁场分量。优选地，所述磁场辅助线圈包括并排设置的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈与所述第二线圈位于同一平面，所述线圈电流控制电路与所述第一线圈和所述第二线圈均电连接，所述线圈电流控制电路用于向所述第一线圈和第二线圈提供电流并控制所述第一线圈和所述第二线圈的电流方向，以产生影响所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的辅助磁场。优选地，所述磁场辅助线圈包括第四线圈和两个并排设置的第三线圈，所述线圈电流控制电路与两个所述第三线圈和所述第四线圈均电连接，所述线圈电流控制电路用于向两个所述第三线圈提供电流并控制所述电流方向以产生影响所述第一方向磁分量的第一干扰磁场；所述线圈电流控制电路用于向所述第四线圈提供电流并控制所述电流方向以产生影响所述第为方向磁场的第一干扰磁场，所述第一干扰磁场和所述第二干扰磁场相互影响形成所述辅助磁场。本专利技术还提供了一种基于上述的磁编码器的绝对电角度检测方法，所述磁编码器用于检测被测磁钢产生的磁场的二维磁场分量，所述磁场的二维磁场分量包括第一方向磁分量和第二方向磁分量，其特征在于，所述绝对电角度检测方法包括：控制所述磁场辅助线圈产生影响所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的辅助磁场，所述辅助磁场影响所述磁场的二维磁场分量形成共同磁场，获取所述磁编码器检测的共同磁场的第一电压信号，并根据所述第一电压信号确定所述磁编码器的角度位置；获取磁编码器检测的被测磁钢磁场的二维磁场分量的第二电压信号，并根据所述第二电压信号和反三角公式，计算获得相对电角度值；根据所述磁编码器的角度位置和所述相对电角度值，计算获得绝对电角度。优选地，所述获取磁编码器检测的被测磁钢磁场的二维磁场分量的第二电压信号，并根据所述第二电压信号和反三角公式，计算获得相对电角度值的步骤包括：获取磁编码器检测的被测磁钢磁场的二维磁场分量的第二电压信号，所述第二电压信号包括角度正弦信号和角度余弦信号；根据所述角度正弦信号、所述角度余弦信号和定标补偿公式计算定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号；根据所述定标补偿正弦信号和定标补偿信号，计算获得相对电角度值；其中，所述定标补偿公式为：式中，Vsc(θ)为定标补偿正弦信号，Vcc(θ)为定标余弦补偿信号，Vs(θ)为角度正弦信号，Vc(θ)为角度余弦信号，Vs0为预设正弦信号的偏置误差，Vc0为预设余弦信号的偏置误差，Vm为预设调整幅值，Vsm为预设正弦信号的基波的幅值补偿，Vcm为预设余弦信号的基波的幅值补偿。优选地，所述绝对电角度检测方法还包括：获取所述磁编码器检测的所述被测磁钢旋转一周的周期电压信号；将所述周期电压信号代入误差计算公式中获得所述电压信号的偏置误差和幅值补偿，并分别存储为预设正弦信号的偏置误差Vs0，预设余弦信号的偏置误差Vc0，预设正弦信号的基波的幅值补偿Vsm，预设余弦信号的基波的幅值补偿Vcm；所述偏置误差计算公式为所述幅值补偿计算公式为其中，N为信号的周期数，θe为转子的电角度，Vs0为预设正弦信号的偏置误差，Vc0为预设余弦信号的偏置误差，Vs(θ)为周期电压信号的正弦信号，Vc(θ)为周期电压信号的余弦信号，Vsm为预设正弦信号的基波的幅值补偿，Vcm为预设余弦信号的基波的幅值补偿。优选地，所述根据所述磁编码器的角度位置和所述相对电角度值，计算获得绝对电角度的步骤包括：根据所述角度位置确定所述磁编码器相对被测磁钢的极性位置；若所述极性位置为所述磁编码器位于被测磁钢的N极侧，根据第一角度计算公式计算获得绝对电角度；若所述极性位置为所述磁编码器位于被测磁钢的S极侧，根据第二角度计算公式计算获得绝对电角度；其中，第一角度计算公式为：θ＝θc/2，第二角度计算公式为：θ＝θc/2+180°，θ为绝对电角度，θc为相对电角度值。优选地，所述控制所述磁编码器的磁场辅助线圈产生影响所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的辅助磁场，获取所述磁编码器检测的共同磁场的第一电压信号，并根据所述第一电压信号判断所述磁编码器的角度位置的步骤包括：向所述磁场辅助线圈通入正向电流，以产生正方向影响所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的辅助磁场，获取所述磁编码器检测的共同磁场的第一两路信号，并根据所述第一两路信号、反三角公式和定标补偿公式，计算得到第一极性相对电角度θct+和θca+；向所述磁场辅助线圈通入反向电流，以产生反方向影响所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的辅助磁场，获取所述磁编码器检测的共同磁场的第二两路信号，并根据所述第二两路信号、反三角公式和定标补偿公式，计算得到第二极性相对电角度θct-和θca-；根据相对电角度值θc与第一极性相对电角度θct+和θca+的关系，和/或第二极性相对电角度θc与第二极性相对电角度θct-和θca-的关系，确定所述角度位置。本专利技术还提供一种绝对电角度检测系统，所述绝对电角度检测系统包括磁编码器以及控制装置，所述控制装置包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上的可被所述处理器执行的绝对电角度检测程序，其中，所述绝对电角度检测程序被所述处理器执行时，实现如上所述的绝对电角度检测方法的步骤。本专利技术还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有绝对电角度检测程序，其中，所述绝对电角度检测程序被处理器执行时，实现如上所述的绝对电角度检测方法的步骤。...

【技术保护点】
1.一种磁编码器，所述磁编码器用于检测被测磁钢产生的磁场的二维磁场分量，所述二维磁场分量包括第一方向磁分量和第二方向磁分量，其特征在于，所述磁编码器包括磁阻传感器、磁场辅助线圈、以及与所述磁场辅助线圈电连接的线圈电流控制电路，所述磁阻传感器为平面式元器件，所述线圈电流控制电路用于向所述磁场辅助线圈提供电流，以使所述磁场辅助线圈产生影响所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的辅助磁场，所述辅助磁场影响所述二维磁场分量形成共同磁场，所述磁阻传感器用于检测所述共同磁场、以及所述被测磁钢的磁场的二维磁场分量。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁编码器，所述磁编码器用于检测被测磁钢产生的磁场的二维磁场分量，所述二维磁场分量包括第一方向磁分量和第二方向磁分量，其特征在于，所述磁编码器包括磁阻传感器、磁场辅助线圈、以及与所述磁场辅助线圈电连接的线圈电流控制电路，所述磁阻传感器为平面式元器件，所述线圈电流控制电路用于向所述磁场辅助线圈提供电流，以使所述磁场辅助线圈产生影响所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的辅助磁场，所述辅助磁场影响所述二维磁场分量形成共同磁场，所述磁阻传感器用于检测所述共同磁场、以及所述被测磁钢的磁场的二维磁场分量。


2.如权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，所述磁场辅助线圈包括并排设置的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈与所述第二线圈位于同一平面，所述线圈电流控制电路与所述第一线圈和所述第二线圈均电连接，所述线圈电流控制电路用于向所述第一线圈和第二线圈提供电流并控制所述第一线圈和所述第二线圈的电流方向，以产生影响所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的辅助磁场。


3.如权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，所述磁场辅助线圈包括第四线圈和两个并排设置的第三线圈，所述线圈电流控制电路与两个所述第三线圈和所述第四线圈均电连接，所述线圈电流控制电路用于向两个所述第三线圈提供电流并控制所述电流方向以产生影响所述第一方向磁分量的第一干扰磁场；所述线圈电流控制电路用于向所述第四线圈提供电流并控制所述电流方向以产生影响所述第二方向磁分量的第二干扰磁场，所述第一干扰磁场和所述第二干扰磁场相互影响形成所述辅助磁场。


4.一种基于权利要求1-3中任一项所述的磁编码器的绝对电角度检测方法，所述磁编码器用于检测被测磁钢产生的磁场的二维磁场分量，所述二维磁场分量包括第一方向磁分量和第二方向磁分量，其特征在于，所述绝对电角度检测方法包括：
控制所述磁场辅助线圈产生影响所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的辅助磁场，所述辅助磁场影响所述二维磁场分量形成共同磁场，获取所述磁编码器检测的共同磁场的第一电压信号，并根据所述第一电压信号确定所述磁编码器的角度位置；
获取磁编码器检测的被测磁钢磁场的二维磁场分量的第二电压信号，并根据所述第二电压信号和反三角公式，计算获得相对电角度值；
根据所述磁编码器的角度位置和所述相对电角度值，计算获得绝对电角度。


5.如权利要求4所述的绝对电角度检测方法，其特征在于，所述获取磁编码器检测的被测磁钢磁场的二维磁场分量的第二电压信号，并根据所述第二电压信号和反三角公式，计算获得相对电角度值的步骤包括：
获取磁编码器检测的被测磁钢磁场的二维磁场分量的第二电压信号，所述第二电压信号包括角度正弦信号和角度余弦信号；
根据所述角度正弦信号、所述角度余弦信号和定标补偿公式计算定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号；
根据所述定标补偿正弦信号和定标补偿信号，计算获得相对电角度值；
其中，所述定标补偿公式为：式中，Vsc(θ)为定标补偿正弦信号，Vcc(θ)为定标余弦补偿信号，Vs(θ)为角度正弦信号，Vc(θ)为角度余弦信号，Vs0为预设正弦信号的偏置误差，Vc0为预设余弦信号的偏置误差，Vm为预设调整幅值，Vsm为预设正弦信号的基波的...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕超，龙财，毕磊，
申请(专利权)人：峰岹科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44