[發(fā)明專利]一種雙向冗余磁電編碼器及其冗余檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010595044.9
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111693073B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王磊;韋欣;肖磊;張永德;姜金剛
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12;G01D5/14;G01D5/244
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本發(fā)明公開了一種雙向冗余磁電編碼器及其檢測方法，它涉及編碼器制造領(lǐng)域。本發(fā)明結(jié)構(gòu)霍爾解算板、發(fā)電機(jī)、鋼柱、磁鋼。本發(fā)明通過在磁鋼左右兩側(cè)安裝編碼器信號解算板，兩個編碼器信號解算板上各自安裝兩顆相位差90°的霍爾，磁鋼產(chǎn)生軸向磁場，霍爾元件解算磁場的變化并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到磁鋼轉(zhuǎn)過的角度值，并且當(dāng)某個編碼器信號解算板發(fā)生故障時，另一側(cè)的編碼器信號解算板可以繼續(xù)正常工作，使得磁電編碼器的工作更加穩(wěn)定、精確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙向冗余磁電編碼器及其冗余檢測方法，屬于磁電編碼器制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

磁電編碼器是一種測量裝置，其原理是采用磁阻或者霍爾元件等傳感器對磁性材料的角度或者位移進(jìn)行測量，磁性材料的角度或者位移的變化會引起電阻或者電壓的變化，通過放大電路對變化量進(jìn)行放大，通過單片機(jī)處理后輸出脈沖信號或者模擬量信號，從而達(dá)到測量的目的。磁電編碼器具有抗振動、抗腐蝕、抗污染、抗干擾和寬溫度的特性，因此，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、機(jī)械制造、船舶、紡織、印刷、航空、航天、雷達(dá)、通訊、軍工等領(lǐng)域。

常用的測量角度的傳統(tǒng)磁電編碼器一般包括定子、轉(zhuǎn)子、永久磁鐵、霍爾傳感器和信號處理板。永久磁鐵粘接在轉(zhuǎn)子上，霍爾傳感器固定在信號處理板上。在單對極磁鋼的作用下，編碼器信號解算板上的2個霍爾元件上產(chǎn)生相位相差90°的電壓信號，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換就可以轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字量，最后進(jìn)行角度的正切值計算便可以得到當(dāng)前的角度值。

然而，在實際工作環(huán)境中，因為環(huán)境振動或溫度過高等問題常出現(xiàn)磁編碼器信號解算板毀壞現(xiàn)象，最終導(dǎo)致編碼器無法正常工作。針對該問題本發(fā)明提出了一種雙向磁電編碼器冗余系統(tǒng)，當(dāng)一側(cè)的磁編碼器信號解算板發(fā)生故障時，可以依靠另一個磁編碼器信號解算板繼續(xù)解算轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種雙向冗余磁電編碼器及其冗余檢測方法，本發(fā)明解決其技術(shù)問題的解決方案為：

一種雙向冗余磁電編碼器冗余檢測方法，本方法應(yīng)用于一種雙向冗余磁電編碼器；

一種雙向冗余磁電編碼器冗余檢測方法，所述方法的具體實現(xiàn)過程為：

步驟一：

解算倆組單對極角度值；具體為電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，磁鋼與電機(jī)轉(zhuǎn)軸膠接，從而單對極磁鋼轉(zhuǎn)動，單對極磁鋼會產(chǎn)生軸向磁場，單對極霍爾a1、單對極霍爾a2與編碼器信號解算板a焊錫焊接，且單對極霍爾a1與單對極霍爾a2互相垂直，位于單對極磁鋼的左側(cè)，單對極霍爾b1、單對極霍爾b2與編碼器信號解算板b焊錫焊接，單對極霍爾b1與單對極霍爾b2互相垂直，位于單對極磁鋼的右側(cè)，此時單對極磁鋼轉(zhuǎn)動，單對極霍爾a1、單對極霍爾a2采集單對極角度值信號A+、A-，編碼器信號解算板a對角度值模擬信號A+、A-進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到角度值數(shù)字信號HA+、HA-，再對得到的單對極角度值數(shù)字信號HA+、HA-進(jìn)行解算，得到單對極角度值θ₁，解算公式(1)所示：

單對極霍爾b1、單對極霍爾b2采集單對極角度值信號B+、B-，編碼器信號解算板b對角度值模擬信號B+、B-進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到角度值數(shù)字信號HB+、HB-，再對得到的單對極角度值數(shù)字信號HB+、HB-進(jìn)行解算，得到單對極角度值θ₂，解算公式(2)如下：

步驟二：

以其中一組單對極角度值為制表依據(jù)，對另一組單對極角度值進(jìn)行校正，倆組磁電編碼器計算得到角度值的相互獲取采用串口雙向通訊，保證了角度值計算值獲取的同步性；使倆組單對極角度值輸出幅值及趨勢一致，具體為同步輸出倆組單對極角度值θ₁，θ₂；