[發(fā)明專利]一種磁編碼多霍爾冗余裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010220544.4
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111446821B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜佳星;牛偉
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢邁信電氣技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02K11/215
• 分類號: H02K11/215
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 萬文廣

本發(fā)明提供了一種磁編碼多霍爾冗余裝置，應(yīng)用于伺服電機(jī)的位置檢測中；包括：AMR芯片、控制器MCU和四個霍爾傳感器；在原兩個霍爾傳感器的基礎(chǔ)上，增加兩個霍爾傳感器，霍爾傳感器夾角保證90，每路霍爾到AMR元件正中心距離相同，各霍爾傳感器各自定位，并相互輔助。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所提出的技術(shù)方案相比現(xiàn)有的AMR磁編碼器方案，增加了兩個霍爾作為冗余設(shè)計(jì)后，能在霍爾出現(xiàn)故障時快速排除有故障的霍爾，有效的解決故障，提升了磁編碼器的可靠度，提高了電機(jī)的工作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及伺服電機(jī)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種磁編碼多霍爾冗余裝置。

背景技術(shù)

伺服電機(jī)具有精度高、轉(zhuǎn)速穩(wěn)、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于機(jī)床紡織等工業(yè)領(lǐng)域。伺服電機(jī)的控制需要精確獲得轉(zhuǎn)子的實(shí)時位置，編碼器作為位置反饋的重要部分，被廣泛安裝在各伺服電機(jī)上。

準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置對于伺服電機(jī)的控制十分重要，編碼器的精度和準(zhǔn)確性直接影響到電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。近年來，磁編碼器，特別是基于AMR技術(shù)的磁編碼器在伺服電機(jī)控制領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多，AMR磁編碼器是在轉(zhuǎn)子上安裝一個兩極徑向充磁的磁鐵，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，AMR元件根據(jù)磁場的強(qiáng)弱和方向不同，阻抗值發(fā)生變化來得出轉(zhuǎn)子的位置。由于AMR只感應(yīng)磁場強(qiáng)弱，不感應(yīng)磁場極性，所以需要霍爾元件來配合判斷轉(zhuǎn)子的具體位置。

現(xiàn)有的AMR磁編碼器，基本是以一個AMR元件為中心兩個互為90°夾角擺放的霍爾器件來進(jìn)行角度計(jì)算，AMR元件負(fù)責(zé)半圈內(nèi)的具體位置，霍爾元件則給出轉(zhuǎn)子處于一個整圈哪個半圈。

一般來說，通過兩個互為90°的霍爾，可以很準(zhǔn)確的判斷出轉(zhuǎn)子所處于的半圈，然而，當(dāng)兩個霍爾中的一個或者兩個出現(xiàn)故障時，電機(jī)轉(zhuǎn)子的反饋位置會出現(xiàn)半圈的偏差，對電機(jī)的運(yùn)行有著極大的影響。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種磁編碼多霍爾冗余裝置，應(yīng)用于伺服電機(jī)的位置檢測中；包括：AMR芯片、MCU、第一霍爾傳感器、第二霍爾傳感器、第三霍爾傳感器和第四霍爾傳感器；

所述AMR芯片、所述第一霍爾傳感器、所述第二霍爾傳感器、所述第三霍爾傳感器和所述第四霍爾傳感器均與所述MCU電性連接；

所述第一霍爾傳感器和所述第二霍爾傳感器以所述AMR芯片中心對稱設(shè)置，所述第三霍爾傳感器和所述第四霍爾傳感器以所述AMR芯片中心對稱設(shè)置；且四個霍爾傳感器距離所述AMR芯片的距離相等，所述第一霍爾傳感器和所述第三霍爾傳感器與所述AMR芯片的連線呈90°角，所述第二霍爾傳感器和所述第四霍爾傳感器與所述AMR芯片的連線呈90°角；

所述第二霍爾傳感器和所述第四霍爾傳感器分別是所述第一霍爾傳感器和所述第三霍爾傳感器的備用霍爾傳感器，當(dāng)所述第一霍爾傳感器出現(xiàn)故障時，所述第二霍爾傳感器替代所述第一霍爾傳感器；當(dāng)所述第三霍爾傳感器出現(xiàn)故障時，所述第四霍爾傳感器替代所述第三霍爾傳感器，以保證伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子的反饋位置的正確性。

進(jìn)一步地，所述MCU為帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)。

進(jìn)一步地，所述AMR芯片通過所述單片機(jī)自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與所述單片機(jī)電性連接，所述第一霍爾傳感器、所述第二霍爾傳感器、所述第三霍爾傳感器和所述第四霍爾傳感器分別通過所述單片機(jī)的四個I/O口與所述單片機(jī)電性連接。

進(jìn)一步地，所述AMR芯片、所述MCU、所述第一霍爾傳感器、所述第二霍爾傳感器、所述第三霍爾傳感器和所述第四霍爾傳感器均安裝于電路板上。

進(jìn)一步地，所述一種磁編碼多霍爾冗余裝置的使用原理為：

所述AMR芯片將測量的角度位置發(fā)送至所述單片機(jī)，由所述單片機(jī)自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將接收到的角度位置轉(zhuǎn)換為數(shù)字量角度位置；所述單片機(jī)通過四個霍爾傳感器各自的輸出電平判斷伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子的半圈位置，再結(jié)合所述數(shù)字量角度位置得出伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子的具體位置；