一种圆环形绕组磁电编码器角度计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于编码器制造领域，涉及一种圆环形绕组磁电编码器角度计算方法及装置，包括：向三组完全相同的相距120

【技术实现步骤摘要】
一种圆环形绕组磁电编码器角度计算方法及装置


[0001]本专利技术属于编码器制造领域，具体涉及一种圆环形绕组磁电编码器角度计算方法及装置。

技术介绍

[0002]伺服系统被广泛地应用于生活的方方面面，作为伺服系统中一种重要的传感器，编码器的稳定性和可靠性是伺服系统能够稳定工作的重要前提。目前普遍应用的旋转式编码器又划分为光电式和磁电式，其中磁电式编码器相较于光电式编码器，凭借着抗冲击振动、耐污染腐蚀、结构简单可靠、宽温度适应性、便宜耐用等众多优点在生产制造、使用维护等环节更具优势。
[0003]由于传统的磁电式编码器的磁场信号由永磁体提供，在使用过程中可能会出现永磁体退磁、机械破损的情况发生，从而导致伺服系统不能够正确的运行，对生产经营活动造成重大影响，本专利技术提出了一种利用三组并联的通电线圈产生磁场，在电机同步带动下旋转，既避免了永磁体退磁、机械破损的情况发生，又在一定程度上提高磁电式编码器的分辨度，提高伺服系统的控制精度和稳定性。
[0004]针对上述问题，本专利技术提出了一种圆环形绕组磁电编码器角度计算方法及装置。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提出一种方案，旨在提高磁电式编码器的使用稳定性和分辨度，并消除传统磁电式编码器永磁体退磁、机械破损等影响。
[0006]本专利技术公布了一种圆环形绕组磁电编码器角度计算方法及装置；包括：
[0007]圆环形绕组，由三组并联的完全相同的线圈相距120
°
均匀分布焊接组成，通电产生稳定的磁场；
[0008]插件式线性霍尔传感器一，插件式线性霍尔传感器一与插件式线性霍尔传感器二同圆柱面相距30
°
焊接于信号解算板上，用于采集与转接轴和绕组支架同步旋转的圆环形绕组产生的磁场，其中插件式线性霍尔传感器一向外输出的电压与接收到的垂直于插件式线性霍尔传感器一表面的磁场强度成正比，并将输出的模拟信号记为角度值信号A1；
[0009]插件式线性霍尔传感器二，插件式线性霍尔传感器二与插件式线性霍尔传感器一同圆柱面相距30
°
焊接于信号解算板上，用于采集与转接轴和绕组支架同步旋转的圆环形绕组产生的磁场，其中插件式线性霍尔传感器二向外输出的电压与接收到的垂直于插件式线性霍尔传感器二表面的磁场强度成正比，并将输出的模拟信号记为角度值信号A2；
[0010]模数转换器，置于单片机内部，用于将角度值信号A1、A2转换为角度值数字信号H
A1
、H
A2
；
[0011]本专利技术公布了一种圆环形绕组磁电编码器角度计算方法及装置，包括以下步骤：
[0012]步骤一：电机同步带动转接轴转动，圆环形绕组在绕组支架同步带动下旋转产生周期性变化的磁场B，插件式线性霍尔传感器一、插件式线性霍尔传感器二采集该磁场信号
并输出角度值信号，经过调整后插件式线性霍尔传感器一、插件式线性霍尔传感器二采集到的磁场强度信号分别符合正弦、余弦形变化的电压信号，分别记为角度值信号A1、A2，经置于单片机内部的模数转换器处理将角度值信号A1、A2转换成角度值数字信号H
A1
、H
A2
；
[0013]步骤二：由单片机经模数转化得到的角度值数字信号H
A1
、H
A2
，分别也是符合正弦、余弦形变化的角度值数字信号H
A1
(t,y
A1
(t))、H
A2
(t,y
A2
(t))，其中t为采样点，y
A1
(t)、y
A2
(t)分别为采样点t所对应角度值数字信号H
A1
、H
A2
的幅值，经过调整可以得到相位差30
°
的两组分别符合正弦、余弦形变化的角度值数字信号H
A1
、H
A2
，将角度值数字信号H
A1
在一个完整正弦周期内取得的最大幅值记为y
A1max
，最小幅值记为y
A1min
，则有校正零点相对于校正零点y
A10
的校正幅值将角度值数字信号H
A2
在一个完整余弦周期内取得的最大幅值记为y
A2max
，最小幅值记为y
A2min
，则有校正零点相对于校正零点的校正幅值将首次采样点t0所对应幅值分别记为y
A1
(t0)、y
A2
(t0)，将当前采样点t
K+1
所对应幅值分别记为y
A1
(t
K+1
)、y
A2
(t
K+1
)；则有计算角度值θ1如下式(1)所示：
[0014][0015]当角度值数字信号幅值关系如或此时反正切函数atctan的取值范围为
[0016]当角度值数字信号幅值关系如或此时反正切函数atctan的取值范围为
[0017]由于圆环形绕组是三组并联的通电线圈相距120
°
均匀分布在绕组支架内部构成，因此圆环形绕组被带动每旋转一圈插件式霍尔传感器一、二分别取得三个连续整周期的符合正弦、余弦形变化的角度值数字信号，则有实际角度值θ2如下式(2)所示：
[0018][0019]下式(3)为首次采样点t0对应的初始角度值θ0：
[0020][0021]步骤三：在转接轴被电机轴带动连续旋转时，由于当y
A2
(t)趋近于0时，存在角度值无限趋近于或角度值趋无限近于对y
A2
(t)趋近于0时进行划分；
[0022]当y
A2
(t
H
)＞0＞y
A2
(t
H+1
)，y
A1
(t)＝y
A1max
或y
A2
(t
H
)＜0＜y
A2
(t
H+1
)，y
A1
(t)＝y
A1min
记为一次增量计数Z1；
[0023]当y
A2
(t
H
)＞0＞y
A2
(t
H+1
)，y
A1
(t)＝y
A1min
或y
A2
(t
H
)＜0＜y
A2
(t
H+1
)，y
A1
(t)＝y
A1max
记
为一次增量计数Z2；
[0024]则有总增量计数Z如下式(4)所示；
[0025]Z＝Z1‑
Z
2 (4)
[0026]则有转接轴带动绕组支架与圆环形绕组的组合体转过角度值θ如下式(5)所示：
[0027][0028]经过如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种编码器角度解算方法，本方法应用于一种圆环形绕组磁电编码器角度计算方法及装置，它包括编码器外壳(1)、编码器磁场信号发生装置(2)、编码器信号解算装置(3)三部分组成，所述的编码器外壳(1)与编码器磁场信号发生装置(2)过渡配合，编码器外壳(1)与编码器信号解算装置(3)过盈配合；所述的编码器外壳(1)，它包括壳体(1
‑
1)、后盖(1
‑
2)、螺栓(1
‑
3)，壳体(1
‑
1)与后盖(1
‑
2)螺栓连接，后盖(1
‑
2)与螺栓(1
‑
3)螺栓连接；所述的编码器磁场信号发生装置(2)，它包括轴承(2
‑
1)、转接轴(2
‑
2)、绕组支架(2
‑
3)、圆环形绕组(2
‑
4)、沉头螺钉(2
‑
5)、汇流环一(2
‑
6)、导流环一(2
‑
7)、导流环支架一(2
‑
8)、汇流环二(2
‑
9)、导流环二(2
‑
10)、导流环支架二(2
‑
11)，轴承(2
‑
1)与壳体(1
‑
1)过渡配合，轴承(2
‑
1)与转接轴(2
‑
2)过渡配合，转接轴(2
‑
2)、圆环形绕组(2
‑
4)通过沉头螺钉(2
‑
5)紧固连接，绕组支架(2
‑
3)与圆环形绕组(2
‑
4)过盈配合，绕组支架(2
‑
3)与汇流环一(2
‑
6)过盈配合，绕组支架(2
‑
3)与汇流环二(2
‑
9)过盈配合，圆环形绕组(2
‑
4)与与汇流环一(2
‑
6)、汇流环二(2
‑
9)焊接，汇流环一(2
‑
6)与导流环一(2
‑
7)线接触，导流环一(2
‑
7)与导流环支架一(2
‑
8)过盈配合，导流环支架一(2
‑
8)、导流环支架二(2
‑
11)被壳体(1
‑
1)、后盖(1
‑
2)夹持并通过螺栓(1
‑
3)紧固连接，汇流环二(2
‑
9)与导流环二(2
‑
10)线接触，导流环二(2
‑
10)与导流环支架二(2
‑
11)过盈配合；所述的编码器信号解算装置(3)，它包括螺钉(3
‑
1)、插件式线性霍尔传感器一(3
‑
2)、插件式线性霍尔传感器二(3
‑
3)、信号解算板(3
‑
4)、电源芯片(3
‑
5)、单片机(3
‑
6)、信号解算板支架(3
‑
7)，螺钉(3
‑
1)与信号解算板支架(3
‑
7)将信号解算板(3
‑
4)夹持固定，插件式线性霍尔传感器一(3
‑
2)、插件式线性霍尔传感器二(3
‑
3)同轴相距30
°
锡焊于信号解算板(3
‑
4)上，信号解算板(3
‑
4)与电源芯片(3
‑
5)、单片机(3
‑
6)锡焊焊接，信号解算板支架(3
‑
8)与后盖(1
‑
2)过盈配合；其特征在于：所述方法的具体实施过程为：步骤一：电机同步带动转接轴转动，圆环形绕组在绕组支架同步带动下旋转产生周期性变化的磁场B，插件式线性霍尔传感器一、插件式线性霍尔传感器二采集该磁场信号并输出角度值信号，经过调整后插件式线性霍尔传感器一、插件式线性霍尔传感器二采集到的磁场强度信号分别符合正弦、余弦形变化的电压信号，分别记为角度值信号A1、A2，经置于单片机内部的模数转换器处理将角度值信号A1、A2转换成角度值数字信号H
A1
、H
A2
；步骤二：由单片机经模数转化得到的角度值数字信号H
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，翟浩，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：