【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁悬浮，具体为一种两点式amr霍尔直线位移尺的位置检测方法。
技术介绍
1、磁悬浮电机作为一种新型的电动机，因其具有无接触、摩擦损耗小、振动小、寿命长、效率高等诸多优点，在工业自动化、航空航天、交通运输等领域得到了广泛应用。然而，磁悬浮电机的稳定运行需要依赖于高精度的位置识别技术，以实现对动子位置的准确监测与控制。
2、在磁悬浮电机的运行过程中，对动子位置的精确检测是实现电机稳定控制的关键。动子位置的准确识别不仅关系到电机的运行效率，还直接影响到整个系统的安全性和可靠性。因此，开发一种高效、精确的位置检测方法对于磁悬浮电机的应用具有重要意义。
3、目前，磁悬浮电机的位置检测方法主要包括光电编码器、电磁感应等多种技术。光电编码器虽然具有较高的精度，但其结构复杂、成本较高，且对环境条件较为敏感，容易受到灰尘、油污等因素的影响。电磁感应方法虽然成本较低，但精度和稳定性往往难以满足高精度控制的需求。
4、针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种两点式amr霍尔直线位移尺的检测方法，旨在通过优化霍尔传感器的布置方式和信号处理算法，实现对磁悬浮电机动子位置的精确检测。该方法利用单个霍尔传感器检测动子上永磁体产生的磁场变化，通过信号处理算法提取出位置信息，具有成本低、精度高、稳定性好的优点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种两点式amr霍尔直线位移尺的位置检测方法，该方法基于霍尔效应，利用磁场的变化来检测位置信息，从而实现高精度，高
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种两点式amr霍尔直线位移尺的位置检测方法，包括以下步骤：
3、步骤（1）、通过2个霍尔传感器获取电压模拟量正余弦信号，同一个霍尔传感器的正弦和余弦信号相位相差90度；
4、步骤（2）、将步骤（1）获取的8路电压模拟量正余弦信号输入到adc芯片中进行模数转换，输出两路数字信号，根据adc芯片的输出特性设计数据输出模块，将转换好的数字信号输出为8个通道16位的正弦和余弦信号；
5、步骤（3）、为了消除原始正余弦信号的跳变，将步骤（2）输出的8路正弦和余弦信号进行滤波，滤波模块设计采用滤波窗口等于4的滑动均值滤波算法；
6、步骤（4）、将步骤（3）滤波后的正余弦信号转换为正负交变的数据，转换方法为当前正余弦值减去偏移量，偏移量等于最大最小值之和的一半；
7、步骤（5）、在fpga中设计反正切角度计算模块，将步骤（4）偏移后的标准正余弦值输入到反正切角度计算模块中计算角度，为了发挥fpga的优势，反正切角度计算模块采用14级流水线设计；
8、步骤（6）、单个霍尔位置计算模块，通过计算步骤（5）中输出的反正切角度的跳变次数统计当前粗位置的磁极圈数，并通过线性区判断模块判断角度是否为计算位置所需的角度；
9、步骤（7）、单个霍尔精细位置计算，精细位置的计算过程为步骤（6）计算的粗位置加上当前的角度即可；
10、步骤（8）、通过两点式霍尔位置拟合模块将步骤（7）计算的单个霍尔的位置用动态拟合的方式拟合起来即能够实现两点式amr霍尔直线位移尺的位置检测。
11、优选的，所述霍尔传感器采用磁阻芯片ada4571brz，霍尔传感器通过检测动子磁板产生的磁场信号产生相位相差90度的正余弦电压信号，当磁场从n极变为s极或者从s极变为n极时，都会产生一对360度的完整正弦和余弦信号，且幅值固定。
12、优选的，所述adc芯片为ad7606芯片，通过ad7606芯片将霍尔传感器输出的正余弦电压信号转换为数字信号，ad7606芯片输出两路64位的数字信号。
13、优选的，所述滤波模块为滑动均值滤波模块，adc芯片采集到原始正余弦信号之后，为了防止正余弦信号的突变对后续计算的影响，设计了窗口为4的滑动均值滤波模块来消除数据采集过程中的噪声和干扰；
14、滑动均值滤波模块公式如下：
15、新的平均值=（本次转化的结果+过去n-1次的值之和）/n；
16、式中，n是滑动窗口的大小，即用于计算平均值的数据点的数量，n等于4。
17、优选的，对滤波后的原始数据处理，由于霍尔传感器输出的电压信号均为正值，为了计算反正切角度，需要将滤波后的正余弦信号偏置为正负交替的标准正余弦信号，原始正余弦信号转换为标准正余弦信号方法如下式所示：
18、stdsin= rawsin-(sinmax+sinmin)/2
19、式中，stdsin为转换后的标准正弦值，rawsin为原始正弦值，sinmax为原始正弦最大值，sinmin为原始正弦最小值；
20、stdcos= rawcos-(cosmax+cosmin)/2
21、式中，stdcos为转换后的标准正弦值，rawcos为原始正弦值，cosmax为原始正弦最大值，cosmin为原始正弦最小值。
22、优选的，所述反正切角度计算模块为了判断当前从霍尔传感器获取的一对正余弦值是否有效，从而计算能够计算出有效的反正切角度，引入线性区计算模块，线性区模块中计算有效半径如下式所示：
23、rrad2=(stdsin-(sinmax+sin min)/2)2+(stdcos-(cosmax+ cosmin)/2)2
24、rref2=((sinmax-sinmin)/2)2
25、ddelta=rref2-rrad2
26、式中，rrad为实际测量半径值，rref为理论半径值，rdelta为有效半径。
27、优选的，为了计算当前角度需要用反正切方法，方法的实现用cordic算法，为了方便在fpga中的运算，在fpga中设计了14级流水线，cordic算法求反正切角度的方法为坐标旋转方法，如下式所示：
28、x2=x1-y1*2-i
29、y2=y1+x1*2-i 。
30、优选的，所述单个霍尔位置计算模块包括粗位置计算方法和精细位置计算方法；
31、粗位置计算方法为根据角度的变化累计圈数，根据设定的分辨率，每过一圈则对粗位置增加或者减少一个确定的数值，判断位置增加或者减少的方法为计算当前角度和上一时刻角度的差值，如果差值为正，则表明动子反向运行，需要将粗位置减去一个圈数；如果差值为负，则表明动子正向运行，需要将位置增加一个圈数；
32、精细位置的计算则在粗位置的基础上加上当前的角度即可。
33、优选的，两点式霍尔位置拟合，求出单个霍尔位置之后，为了延长检测长度，需要进行两个霍尔的位置拟合，位置拟合时寻找到两个霍尔位置的重合点，然后在第一个霍尔位置的基础上加上第二个霍尔位置再减去重合部分即可。
34、本专利技术提出的一种两点式amr霍尔直线位移尺的位置检测方法，有益本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种两点式AMR霍尔直线位移尺的位置检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种两点式AMR霍尔直线位移尺的位置检测方法，其特征在于：所述霍尔传感器采用磁阻芯片ADA4571BRZ，霍尔传感器通过检测动子磁板产生的磁场信号产生相位相差90度的正余弦电压信号，当磁场从N极变为S极或者从S极变为N极时，都会产生一对360度的完整正弦和余弦信号，且幅值固定。
3.根据权利要求2所述的一种两点式AMR霍尔直线位移尺的位置检测方法，其特征在于：所述ADC芯片为AD7606芯片，通过AD7606芯片将霍尔传感器输出的正余弦电压信号转换为数字信号，AD7606芯片输出两路64位的数字信号。
4.根据权利要求3所述的一种两点式AMR霍尔直线位移尺的位置检测方法，其特征在于：所述滤波模块为滑动均值滤波模块，ADC芯片采集到原始正余弦信号之后，为了防止正余弦信号的突变对后续计算的影响，设计了窗口为4的滑动均值滤波模块来消除数据采集过程中的噪声和干扰；
5.根据权利要求4所述的一种两点式AMR霍尔直线位移尺的位置检测方法，其特征
6.根据权利要求5所述的一种两点式AMR霍尔直线位移尺的位置检测方法，其特征在于：所述反正切角度计算模块为了判断当前从霍尔传感器获取的一对正余弦值是否有效，从而计算能够计算出有效的反正切角度，引入线性区计算模块，线性区模块中计算有效半径如下式所示：
7.根据权利要求6所述的一种两点式AMR霍尔直线位移尺的位置检测方法，其特征在于：为了计算当前角度需要用反正切方法，方法的实现用Cordic算法，为了方便在FPGA中的运算，在FPGA中设计了14级流水线，Cordic算法求反正切角度的方法为坐标旋转方法，如下式所示：
8.根据权利要求7所述的一种两点式AMR霍尔直线位移尺的位置检测方法，其特征在于：所述单个霍尔位置计算模块包括粗位置计算方法和精细位置计算方法；
9.根据权利要求8所述的一种两点式AMR霍尔直线位移尺的位置检测方法，其特征在于：两点式霍尔位置拟合，求出单个霍尔位置之后，为了延长检测长度，需要进行两个霍尔的位置拟合，位置拟合时寻找到两个霍尔位置的重合点，然后在第一个霍尔位置的基础上加上第二个霍尔位置再减去重合部分即可。
...【技术特征摘要】
1.一种两点式amr霍尔直线位移尺的位置检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种两点式amr霍尔直线位移尺的位置检测方法，其特征在于：所述霍尔传感器采用磁阻芯片ada4571brz，霍尔传感器通过检测动子磁板产生的磁场信号产生相位相差90度的正余弦电压信号，当磁场从n极变为s极或者从s极变为n极时，都会产生一对360度的完整正弦和余弦信号，且幅值固定。
3.根据权利要求2所述的一种两点式amr霍尔直线位移尺的位置检测方法，其特征在于：所述adc芯片为ad7606芯片，通过ad7606芯片将霍尔传感器输出的正余弦电压信号转换为数字信号，ad7606芯片输出两路64位的数字信号。
4.根据权利要求3所述的一种两点式amr霍尔直线位移尺的位置检测方法，其特征在于：所述滤波模块为滑动均值滤波模块，adc芯片采集到原始正余弦信号之后，为了防止正余弦信号的突变对后续计算的影响，设计了窗口为4的滑动均值滤波模块来消除数据采集过程中的噪声和干扰；
5.根据权利要求4所述的一种两点式amr霍尔直线位移尺的位置检测方法，其特征在于：对滤波后的原始数据处理，由于霍尔传感器输出的电压信号均为正值，为了计算反正切角度，需要将滤...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨翔，李朝阳，郜秀春，章有啟，
申请(专利权)人：苏州博古特智造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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