[發明專利]編碼器及編碼器絕對角度的檢測方法

有效

• 申請號: 202010725034.2
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN112113585B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 馮同;陳文镥;邱津集;郝雙暉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14;G01B7/30
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 劉興;項榮

1.一種編碼器絕對角度的檢測方法，所述編碼器包括同軸環形設置的第一多對極磁體以及第二多對極磁體，其中，所述第一多對極磁體包括m對磁極，所述第二多對極磁體包括n對磁極，m和n為大于2的自然數且彼此互質；第一組霍爾元件，包括第一線性霍爾傳感器和第二線性霍爾傳感器，與所述第一多對極磁體相鄰設置，并根據所述第一多對極磁體的磁極信號輸出第一組檢測信號；第二組霍爾元件，包括第三線性霍爾傳感器和第四線性霍爾傳感器，與所述第二多對極磁體相鄰設置，根據所述第二多對極磁體的磁極信號輸出第二組檢測信號；其特征在于，所述檢測方法包括：

通過第一組霍爾元件和第二組霍爾元件分別獲得第一組檢測信號和第二組檢測信號；

對所述第一組檢測信號和第二組檢測信號分別進行角度解算獲得第一角度值和第二角度值；

根據所述第一多對極磁體的磁極對數m和所述第二多對極磁體的磁極對數n，確定磁極位置特征值的一組理論值；

根據所述第一多對極磁體的磁極對數m、所述第二多對極磁體的磁極對數n、所述第一角度值和所述第二角度值，獲得磁極位置特征計算值；

將所述磁極位置特征計算值與一組理論值進行對比，獲得磁極位置特征值；

根據所述磁極位置特征值，計算所述第一角度值對應的磁極區間；

根據所述磁極區間、所述第一多對極磁體的磁極對數m、所述第一角度值計算編碼器的絕對角度。

2.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，對所述第一組檢測信號和第二組檢測信號進行角度解算獲得第一角度值和第二角度值，包括：

對所述第一組檢測信號和第二組檢測信號進行A/D轉換獲得第一組電壓值和第二組電壓值；

根據所述第一組電壓值和第二組電壓值中電壓值的正負性及數值大小，獲得所述第一組檢測信號和第二組檢測信號所在的角度區間；

根據所述角度區間，對第一組電壓值和第二組電壓值采用反正切算法獲得第一角度值和第二角度值。

3.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，根據所述第一多對極磁體的磁極對數m、所述第二多對極磁體的磁極對數n、所述第一角度值和所述第二角度值，獲得磁極位置特征計算值，包括：

按照以下公式計算磁極位置特征計算值，

其中，θ_i'為實際測量獲得的第一角度值，θ_j'為實際測量獲得的第二角度值，m為所述第一多對極磁體的磁極對數，n為所述第二多對極磁體的磁極對數。

4.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，將所述磁極位置特征計算值與一組理論值進行對比，獲得磁極位置特征值，包括：

對所述一組理論值進行區間擴展，獲得一組理論值區間；

將所述一組理論值區間中包含所述磁極位置特征值的區間對應的理論值作為磁極位置特征值。

5.根據權利要求4所述的檢測方法，其特征在于，對所述一組理論值進行區間擴展，獲得一組理論值區間，包括：

按照以下公式進行區間擴展，

其中，λ_i為磁體位置特征理論值。

6.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，根據所述磁極區間、所述第一多對極磁體的磁極對數m、所述第一角度值計算編碼器的絕對角度，包括：

按照以下公式計算所述絕對角度，

θ＝(N_i-1)×360°/m+θ_i/m

其中，θ為編碼器的絕對角度值；θ_i為第一組線性霍爾測得的第一角度值；N_i為θ_i所處的磁極區間。

7.一種編碼器，其特征在于，能夠通過權利要求1-6中任一項所述的檢測方法檢測絕對角度，所述第一多對極磁體與所述第二多對極磁體的起始磁極安裝位置存在角度差。

8.根據權利要求7所述的編碼器，其特征在于，所述第一線性霍爾傳感器和第二線性霍爾傳感器的輸出信號相位相差90度。