[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)體的非接觸式絕對角度位置傳感器及使用方法

在審

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• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110044388A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉法銳;陳賢瑞;劉非;李杰;陳啟興
• 申請（專利權(quán)）人: 劉法銳;陳賢瑞
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14
• 代理公司: 北京元本知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11308
• 代理人: 王紅霞

1.一種旋轉(zhuǎn)體的非接觸式絕對角度位置傳感器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)體的非接觸式絕對角度位置傳感器包括：與旋轉(zhuǎn)體同軸的或者相對靜止的雙極磁環(huán)、線性霍爾集成電路、信號處理電路板；

在旋狀體上套一個徑向磁化的雙極磁環(huán)，三個霍爾集成電路等間距弧形擺放或者兩個霍爾集成電路等間距、正交的擺放的方式，利用機械裝置安裝霍爾集成電路；霍爾集成電路與信號處理電路連接。

2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)體的非接觸式絕對角度位置傳感器，其特征在于，在旋轉(zhuǎn)體勻速旋轉(zhuǎn)的條件下，三個線性霍爾集成電路輸出電壓信號是振幅和頻率相同、初相位不同的正弦波；以中間線性霍爾集成電路輸出電壓信號為參照，左右兩個線性霍爾集成電路的輸出信號的初相位與旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)，且互為相反數(shù)。

3.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)體的非接觸式絕對角度位置傳感器，其特征在于，所述信號處理電路板包括ADC、CPU、通信接口；

ADC，是三路或者兩路輸入，分辨率決定了絕對角度位置的精度；

CPU，完成ADC的初始化、中斷控制、計算、存儲和輸出；

通信接口，完成絕對角度位置數(shù)字信號的輸出，可以是串口輸出，也可以并口輸出，當(dāng)ADC的采用速率很高時使用并口方式。

4.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)體的非接觸式絕對角度位置傳感器，其特征在于，所述線性霍爾集成電路的擺放位置，除了三個等間距、弧形狀外，還可以采用兩個等間距、正交的擺放。

5.一種如權(quán)利要求1所述旋轉(zhuǎn)體的非接觸式絕對角度位置傳感器的使用方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)體的非接觸式絕對角度位置傳感器的使用方法包括：

第一步，在旋狀體上套一個徑向磁化的雙極磁環(huán)，也可以通過機械傳輸裝置引出絕對角度，確保磁環(huán)的角度位置就是旋轉(zhuǎn)體的角度位置；

第二步，采用三個霍爾集成電路等間距弧形擺放或者兩個霍爾集成電路等間距、正交的擺放的方式，利用一個機械裝置安裝霍爾集成電路；

第三步，把霍爾集成電路與信號處理電路連接，信號處理電路的CPU計算出旋轉(zhuǎn)體的絕對角度位置，通過通信接口輸出旋轉(zhuǎn)體的絕對角度位置；

CPU計算絕對角度位置θ的算法，對于有三個霍爾集成電路對稱擺放，CPU計算絕對角度位置θ的算法按以下步驟進(jìn)行：(1)對B路信號S_B(t)進(jìn)行歸一化為s_b(t)；(2)判斷s_b(t)是否等于0；(3)在s_b(t)為0的條件下，如果S_C(t)大于S_A(t)，直接給出絕對位置角θ為0°；反之，θ為180°，計算結(jié)束；(4)在s_b(t)大于0的條件下，如果S_C(t)大于S_A(t)，絕對位置角θ為arcsin[s_b(t)]；反之，θ為180°-arcsin[s_b(t)]，計算結(jié)束；(5)在s_b(t)小于0的條件下，如果S_C(t)大于S_A(t)，絕對位置角θ為360°+arcsin[s_b(t)]；反之，θ為180°-arcsin[s_b(t)]，計算結(jié)束；

對于兩個等間距、正交的擺放線性霍爾集成電路，CPU計算絕對角度位置θ的算法按以下步驟進(jìn)行：(1)將兩路信號S_A(t)和S_B(t)歸一化為s_a(t)和s_b(t)；(2)判斷s_a(t)是否等于0；(3)在s_a(t)為0的條件下，如果s_b(t)等于1，直接給出絕對位置角θ為0°；反之，θ為180°，計算結(jié)束；(4)在s_a(t)大于0的條件下，如果s_b(t)大于0，絕對位置角θ為arcsin[s_a(t)]；反之，θ為180°-arcsin[s_a(t)]，計算結(jié)束；(5)在s_a(t)小于0的條件下，如果s_b(t)大于0，絕對位置角θ為360°+arcsin[s_a(t)]；反之，θ為180°-arcsin[s_a(t)]，計算結(jié)束。