[實(shí)用新型]轉(zhuǎn)角位置檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520141533.1
• 申請日: 2015-03-12
• 公開（公告）號: CN204555993U
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉杰;石晶合
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué);常州尋心電子科技有限公司
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12
• 代理公司: 常州市維益專利事務(wù)所 32211
• 代理人: 路接洲

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及角位置傳感器(俗稱編碼器)領(lǐng)域，尤其是一種用于檢測電機(jī)轉(zhuǎn)角位置的裝置。

背景技術(shù)

在電機(jī)控制領(lǐng)域中應(yīng)用的位置檢測裝置主要是編碼器，編碼器一種是將電機(jī)旋轉(zhuǎn)角位置、角速度等物理量轉(zhuǎn)換為電信號的位置傳感器，編碼器的制造以及信號處理水平直接影響到自動化水平。

目前，工程技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用的編碼器主要是光電式編碼器，然而，光電編碼器存在一些難以克服的缺點(diǎn)：光電編碼器由玻璃物質(zhì)通過刻線而成，其抗震動和沖擊能力不強(qiáng)，不適用于塵埃、結(jié)露等惡劣環(huán)境，并且結(jié)構(gòu)和定位組裝復(fù)雜；刻線間距有極限，要提高分辨率必須增大碼盤，從而難以做到小型化；在生產(chǎn)中必須保證很高的裝配精度，直接影響到生產(chǎn)效率，最終影響產(chǎn)品成本。

磁電式編碼器可以解決這些不足。中國專利ZL200910137761.0提出了一種磁電編碼器，包括磁鋼環(huán)、導(dǎo)磁環(huán)和磁感應(yīng)元件，其中，導(dǎo)磁環(huán)由兩段或多段同半徑、同圓心的弧段構(gòu)成，相鄰兩弧段留有縫隙，磁感應(yīng)元件置于該縫隙內(nèi)，當(dāng)磁鋼環(huán)與導(dǎo)磁環(huán)發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，磁感應(yīng)元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將該電壓信號傳輸給相應(yīng)的信號處理裝置。但是該磁電編碼器的不能夠屏蔽外界磁場的干擾，可靠性和精度不高；另外此編碼器的信號處理方法會受溫度、零點(diǎn)漂移等外界因素影響，從而影響檢測精度。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：提供一種轉(zhuǎn)角位置檢測裝置，不僅簡化了生產(chǎn)工藝，而且提高了信號精度，減少了產(chǎn)品成本，更好的提高了性價比。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種轉(zhuǎn)角位置檢測裝置，包括信號發(fā)生部分和信號處理部分；所述的信號發(fā)生部分包括固定在轉(zhuǎn)子上并與轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置的磁鋼環(huán)、作為定子的定位支架、固定在定位支架上的多個磁感應(yīng)元件以及能夠屏蔽外界磁場進(jìn)入的屏蔽環(huán)；所述的屏蔽環(huán)為一個軟磁材料制成的閉合的圓環(huán)；所述的多個磁感應(yīng)元件均勻分布在以轉(zhuǎn)子軸心為圓心的圓周上；所述的屏蔽環(huán)設(shè)置在磁感應(yīng)元件的外圈；所述的磁鋼環(huán)與屏蔽環(huán)之間形成磁路區(qū)域；所述的定位支架使得所述的磁鋼環(huán)和屏蔽環(huán)的中心橫截面為同一個平面，多個磁感應(yīng)元件的感應(yīng)區(qū)中心均分布在此平面上，感應(yīng)面均朝向軸心；

所述的信號處理部分包括模擬信號處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及數(shù)據(jù)輸出模塊；所述的模擬信號處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及數(shù)據(jù)輸出模塊依次連接；所述的模擬信號處理模塊的輸入端連接信號發(fā)生部分；所述的信號發(fā)生部分輸出對應(yīng)轉(zhuǎn)子位置的模擬信號至模擬信號處理模塊；所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出至數(shù)據(jù)處理模塊；所述的數(shù)據(jù)處理模塊包括區(qū)間劃分角度計(jì)算模塊以及修正系數(shù)計(jì)算模塊；所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字信號進(jìn)入?yún)^(qū)間劃分角度計(jì)算模塊后再根據(jù)修正系數(shù)計(jì)算模塊進(jìn)行各自的的溫漂修正系數(shù)進(jìn)行修正。

進(jìn)一步的說，本實(shí)用新型所述的磁感應(yīng)元件的感應(yīng)區(qū)中心在同一平面上且每個磁感應(yīng)元件到轉(zhuǎn)子中心的距離相等。

本實(shí)用新型的檢測方法，包括以下步驟：

1)信號發(fā)生部分產(chǎn)生包含轉(zhuǎn)子角度信息的多路模擬信號，經(jīng)過模擬信號處理模塊處理，進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換成多相數(shù)字信號；

2)各相數(shù)字信號根據(jù)上一檢測周期計(jì)算出的各自的修正系數(shù)進(jìn)行修正，消除信號漂移；

3)修正后的各相數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)處理模塊中儲存的信號與轉(zhuǎn)角對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)得出角位置數(shù)據(jù)并輸出；

4)根據(jù)各相信號得出角位置數(shù)據(jù)之間的差值和各相信號值，計(jì)算每一相下一個檢測周期所需要的修正系數(shù)；

5)在一定時間周期內(nèi)，重復(fù)執(zhí)行以上1)-4)步。

具體的說，本實(shí)用新型所述的步驟1)中，各相數(shù)字信號的幅值在不同的環(huán)境因素影響下會有不同幅度的變化；所述的步驟4)中，根據(jù)已知數(shù)據(jù)計(jì)算每一相信號的修正系數(shù)，并分別對步驟2)中每一相信號的漂移進(jìn)行消除。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型增加了屏蔽環(huán)，能夠有效屏蔽外界磁場，使外界磁場不進(jìn)入磁感應(yīng)元件所在區(qū)域，保證磁感應(yīng)元件只感應(yīng)轉(zhuǎn)子磁鋼環(huán)發(fā)出的磁場，有效保證裝置的可靠性和精度，得到更高的角位置檢測精度；并且本實(shí)用新型根據(jù)每個信號得出各自的角位置數(shù)據(jù)，再根據(jù)差值，計(jì)算出各自的修正系數(shù)，能夠適應(yīng)每個信號之間漂移量的差異，從而得到更高的角位置檢測精度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

圖1(a)-(b)是現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)分解示意圖；