[發明專利]基于離散正余弦變換的磁性角度傳感器校準方法

有效

• 申請號: 201710854437.5
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107588793B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 朱劍宇
• 申請（專利權）人: 深圳麥歌恩科技有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 王松

本發明揭示了一種基于離散正余弦變換的磁性角度傳感器校準方法，所述校準方法包括：首先，選擇均勻分布在圓周上的N個點α[n]＝2πn/N，n＝0,1,2,…,N?1作為基準角度點；轉動磁場至角度α[n]，根據測量的x[n]和y[n]值計算此處的角度θ[n]和誤差e[n]＝θ[n]?α[n]；估算出b_x、b_y、k和β的值；校準所得的參數b_x、b_y、k和β存儲在傳感器芯片的非易失性存儲器(NVM)中；第二步，根據前面的得到的參數對角度感應元件的原始輸出信號x和y進行矯正。本發明利用離散正余弦變換的方法有效地估算出原始信號中的直流失調誤差、幅值失配誤差、正交相位誤差和非線性誤差，并對原始信號進行矯正，以達到提高角度精度的目的。

技術領域

本發明屬于磁性角度傳感器技術領域，涉及一種磁性角度傳感器校準方法，尤其涉及一種基于離散正余弦變換的磁性角度傳感器校準方法。

背景技術

磁性角度傳感器廣泛應用于工業、汽車、家電、機器人等領域，可以用來檢測各種機械結構(如汽車的方向盤、電機中的轉子等)轉動的角度信息。磁性角度傳感器的感應元件主要有霍爾式、磁阻式、電磁感應式等幾大類。

無論是哪種感應元件，它們在檢測到旋轉的磁場時輸出的信號均為兩路正交的正余弦信號，如公式(1)所示。其中，α為待檢測的角度，x和y為兩路輸出信號(注：為簡化公式，此處信號的幅值已進行了歸一化處理)。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于離散正余弦變換的磁性角度傳感器校準方法，可提高角度檢測的精度。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種基于離散正余弦變換的磁性角度傳感器校準方法，所述校準方法包括：

首先，選擇均勻分布在圓周上的N個點α[n]＝2πn/N，n＝0,1,2,…,N-1作為基準角度點；轉動磁場至角度α[n]，根據測量的x[n]和y[n]值計算此處的角度θ[n]和誤差e[n]＝θ[n]-α[n]；按照下面的公式估算出b_x、b_y、k和β的值；

第二步，根據前面的得到的參數對角度感應元件的原始輸出信號x和y進行矯正；矯正的目的是去除或至少減少直流失調誤差、幅值失配誤差和正交相位誤差對角度計算造成的誤差；矯正輸入信號x和y的近似公式如下。

x_c＝(1-k)(x-b_x)

y_c＝y-b_y-β(x-b_x)

其中x_c、y_c為矯正后的正余弦信號；圖6顯示了實現上述公式的邏輯框圖；矯正后利用同樣的坐標旋轉數字計算(CORDIC)算法實現atan函數計算角度值θ。

作為本發明的一種優選方案，N的值可選為2的指數次方；N越大，估算越精確，但校準所需的時間越長；此校準過程在角度傳感器的生產線上成品測試時完成。

作為本發明的一種優選方案，校準所得的參數b_x、b_y、k和β存儲在傳感器芯片的非易失性存儲器NVM中。