[發(fā)明專利]編碼器及編碼器絕對角度的檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010725034.2
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN112113585B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮同;陳文镥;邱津集;郝雙暉
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11446
• 代理人: 劉興;項榮

本申請?zhí)峁┮环N編碼器及編碼器絕對角度的檢測方法。所述編碼器包括：同軸環(huán)形設(shè)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(shù)且彼此互質(zhì)；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(shè)置，并根據(jù)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(shè)置，根據(jù)所述第二多對極磁體的磁極信號輸出第二組檢測信號。通過4個線性霍爾元件，實現(xiàn)編碼器的絕對角度檢測，解決開關(guān)霍爾元件的數(shù)量問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及編碼器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種編碼器及編碼器絕對角度的檢測方法。

背景技術(shù)

目前工控領(lǐng)域的高精度伺服平臺廣泛采用的角位移傳感器有旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器和磁電編碼器。磁電編碼器主要由永磁體和磁敏元件組成。磁敏元件能夠通過霍爾效應(yīng)或磁阻效應(yīng)感應(yīng)由永磁體旋轉(zhuǎn)運動造成的空間磁場變化，且能將這一磁場變化轉(zhuǎn)化為電壓信號的變化，并能通過后續(xù)的信號處理系統(tǒng)達(dá)到對旋轉(zhuǎn)部件角位移檢測的目的。相比旋轉(zhuǎn)變壓器和光電編碼器，磁電編碼器具有結(jié)構(gòu)簡單、耐高溫、抗油污、抗沖擊和體積小、成本低等優(yōu)點，在小型化和惡劣環(huán)境條件的應(yīng)用場所具有獨特優(yōu)勢。

磁電編碼器主要由磁信號發(fā)生結(jié)構(gòu)和信號處理電路兩部分組成，其中磁信號發(fā)生源稱為磁體。根據(jù)磁體的磁極數(shù)的不同，磁電編碼器可分為單對極磁電編碼器和多對極磁電編碼器。目前常用的多對極磁電編碼器主要有以下幾種：一種是單對極與多對極的組合式磁電編碼器，一種是內(nèi)外環(huán)永磁體極對數(shù)相差1的游標(biāo)卡尺式磁電編碼器。以上兩種多對極磁電編碼器通過4個線性霍爾元件，采集原始的磁場信號。但在應(yīng)用過程中，單對極永磁體的應(yīng)力特性和磁場特性要求，導(dǎo)致組合式編碼器的角度測量方法不適用于軸向直徑大的場合。而極對數(shù)相差1的限制條件，又導(dǎo)致了編碼器的應(yīng)用情況受限。例如，多對極磁電編碼器的原始誤差需要限定在一定的范圍內(nèi)，極對數(shù)相差1的限制條件使得該要求難以滿足。

除此之外，還有一種磁電編碼器是采用內(nèi)外環(huán)極對數(shù)互質(zhì)的雙多對極的永磁體，采用兩個線性霍爾測量單周期角度，若干個開關(guān)霍爾測量磁極的位置。該編碼器能夠應(yīng)用于軸向尺寸較小、徑向尺寸較大的工作情況，而且在提高精度的基礎(chǔ)上擴大了磁電編碼器的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本申請?zhí)峁┝艘环N編碼器，采用采用內(nèi)、外環(huán)磁極數(shù)互質(zhì)的多對極磁體和4個線性霍爾傳感器，即可實現(xiàn)編碼器的絕對角度計算。

根據(jù)本申請的第一方面，提供一種編碼器，包括：

同軸環(huán)形設(shè)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(shù)且彼此互質(zhì)；

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(shè)置，并根據(jù)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(shè)置，根據(jù)所述第二多對極磁體的磁極信號輸出第二組檢測信號。

根據(jù)本申請的一些實施例，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。

根據(jù)本申請的一些實施例，所述第三線性霍爾傳感器和第四線性霍爾傳感器的輸出信號相位相差90度。

根據(jù)本申請的一些實施例，所述第一線性霍爾傳感器和第三線性霍爾傳感器在一端對齊。

根據(jù)本申請的一些實施例，所述第一多對極磁體位于外環(huán)，所述第二多對極磁體位于內(nèi)環(huán)，m大于n。

根據(jù)本申請的一些實施例，m和n為質(zhì)數(shù)。