[發(fā)明專利]一種利用霍爾傳感器精確測量電機動子位移的方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110579224B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張敬良
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波韋爾德斯凱勒智能科技有限公司
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14;G01B7/02
• 代理公司: 寧波浙成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33268
• 代理人: 王方華

本發(fā)明公開了一種利用霍爾傳感器精確測量電機動子位移的方法及系統(tǒng)，該方法包括如下步驟：步驟S1，于電機動子上固定N個霍爾傳感器形成的陣列；步驟S2，獲取所述N個霍爾傳感器的輸出，判斷當前時刻霍爾傳感器陣列所工作在的與磁極對的相對區(qū)域，確定該區(qū)域工作在線性區(qū)的傳感器輸出，從而計算出霍爾傳感器陣列與定子的位移，通過本發(fā)明，可實現(xiàn)利用最少的霍爾傳感器實現(xiàn)低成本高精度的電機動子位移測量目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及伺服驅(qū)動控制領(lǐng)域，特別是涉及一種利用霍爾傳感器精確測量電機動子位移的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

工業(yè)機器人、各種數(shù)控設(shè)備和自動化產(chǎn)線的根本在于各種伺服/直線電機的實時運動控制，而電機定子和動子之間的現(xiàn)對位移的精確測量是實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)矩、速度和位置精確控制的根本，因此，電機定子與動子的測量在電機的運動控制中至關(guān)重要。

在伺服電機和直線電機上，目前的位置測量方法一般是通過光編碼器（光尺，光讀頭）或磁編碼器（磁尺，磁讀頭）兩種方式來獲得動子和定子的相對位置。然而上述兩種方式都是通過離散化的光刻度或磁刻度作為額外尺子，均具有如下缺點：

1、不能測得動子和定子的初始相對位置，為了能測的動子和定子的初始相對位置，或需增加額外傳感器，或增加額外刻度和讀頭轉(zhuǎn)換成絕對值編碼器以及磁偏角整定；

2、在直線電機上，隨著行程的增加，光尺或磁尺也要相應(yīng)增長從而增加成本；

3、測量精度直接取決于刻度，成本隨著精度的提高而顯著增加；

4、受限于尺子和讀頭的安裝需求，很難安裝在超小型伺服電機或直線電機上。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種利用霍爾傳感器精確測量電機動子位移的方法及系統(tǒng)，以實現(xiàn)利用最少的霍爾傳感器實現(xiàn)低成本高精度的電機動子位移測量目的。

為達上述及其它目的，本發(fā)明提出一種利用霍爾傳感器精確測量電機動子位移的方法，包括如下步驟：

步驟S1，于電機動子上固定N個霍爾傳感器形成的陣列；

步驟S2，獲取所述N個霍爾傳感器的輸出，判斷當前時刻霍爾傳感器陣列所工作在的與磁極對的相對區(qū)域，確定該區(qū)域工作在線性區(qū)的傳感器輸出，從而計算出霍爾傳感器陣列與定子的位移。

優(yōu)選地，于步驟S1中，，τ為所述電機的磁極距，為霍爾傳感器輸出的線性區(qū)在X軸上的長度，相鄰傳感器之間的距離為(N-1)/N×τ。

優(yōu)選地，所述霍爾傳感器陣列的長度限制在所述電機的磁極距的兩倍之內(nèi)。

優(yōu)選地，如果第n個霍爾傳感器與第一個霍爾傳感器的距離，則第n個霍爾傳感器放置的位置如下：

×τ。

優(yōu)選地，步驟S2進一步包括：

步驟S200，對霍爾傳感器陣列的輸出進行區(qū)域分割，確定當前時刻霍爾傳感器陣列所在的區(qū)域及對應(yīng)區(qū)域中工作在線性區(qū)的霍爾傳感器，并由此確定霍爾陣列和當前磁極對的相對位置；

步驟S201，根據(jù)該霍爾傳感器陣列在當前磁極對的相對位置以及該霍爾傳感器陣列跨越過的磁極對數(shù)解析出電機動子的位移。

優(yōu)選地，所述區(qū)域分割的基本原則為在每個區(qū)域有且只有一個霍爾傳感器工作在線性區(qū)。

優(yōu)選地，于步驟S200中，所述霍爾傳感器陣列和磁極對的相對位置為：

pos=Zone_No×Cross_Value×2+sel_h。

其中Zone_No為當前霍爾傳感器陣列所在的區(qū)域號，為兩兩霍爾傳感器線性區(qū)交叉點值，為工作在線性區(qū)的霍爾傳感器在當前區(qū)域所在位置。