[發(fā)明專利]一種具有斷電記憶功能的多圈絕對值磁編碼器及采集方法

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• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114061633A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 薄劍飚;薄昕綺;蔡廣銀;蔡成鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京藍尊科技有限公司
• 主分類號: G01D5/245
• 分類號: G01D5/245
• 代理公司: 北京天江律師事務所 11537
• 代理人: 何志國

1.一種具有斷電記憶功能的多圈絕對值磁編碼器，多圈絕對值磁編碼器的旋轉(zhuǎn)軸的末端設置有永磁體，多圈絕對值磁編碼器的線路板上對應永磁體的位置處設置有檢測永磁體轉(zhuǎn)動角度的磁感應元件，其特征在于：所述磁感應元件的周圍設置有斷電后檢測永磁體轉(zhuǎn)動角度的角感應傳感器組，角感應傳感器組、磁感應元件分別連接在位于線路板上的讀取并存儲旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的處理器上，所述線路板上設置有內(nèi)部供電單元，內(nèi)部供電單元分別連接處理器和角感應傳感器組并為二者供電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有斷電記憶功能的多圈絕對值磁編碼器，其特征在于：所述磁感應元件為磁編碼器芯片(1)，所述角感應傳感器組包括四個霍耳傳感器(2)，四個霍耳傳感器(2)呈十字形排列在磁編碼器芯片(1)的周圍。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有斷電記憶功能的多圈絕對值磁編碼器，其特征在于：所述處理器為微控制器單元(3)，所述內(nèi)部供電單元包括相互連接的內(nèi)部電池(4)和電源管理電路(5)，內(nèi)部電池(4)在所述線路板(6)的內(nèi)部分別與微控制器單元(3)、霍耳傳感器(2)相連接，電源管理電路(5)在所述線路板(6)的內(nèi)部分別與微控制器單元(3)、磁編碼器芯片(1)相連接，電源管理電路(5)在所述線路板(6)的外部連接有外部電源(7)，微控制器單元(3)在所述線路板(6)的內(nèi)部連接有通信接口電路(8)，通信接口電路(8)在所述線路板(6)的外部連接有主控采集控制器單元(9)，主控采集控制器單元(9)與外部電源(7)相連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有斷電記憶功能的多圈絕對值磁編碼器，其特征在于：所述多圈絕對值磁編碼器包括底座(10)，底座(10)的中間孔內(nèi)嵌置有軸承(11)，軸承(11)內(nèi)穿設有旋轉(zhuǎn)軸(12)，旋轉(zhuǎn)軸(12)的上端突出于底座(10)的上表面并向上連接有徑向磁鐵(13)；底座(10)上方連接有磁編碼器外殼(14)，線路板(6)設置在磁編碼器外殼(14)的內(nèi)部，線路板(6)位于所述徑向磁鐵(13)的上方，所述霍耳傳感器(2)設置在線路板(6)上靠近徑向磁鐵(13)一側(cè)，所述微控制器單元(3)、內(nèi)部電池(4)、電源管理電路(5)以及通信接口電路(8)設置在線路板(6)上遠離徑向磁鐵(13)一側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有斷電記憶功能的多圈絕對值磁編碼器，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)軸(12)的上端連接有磁鐵套筒(15)，徑向磁鐵(13)設置在磁鐵套筒(15)內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有斷電記憶功能的多圈絕對值磁編碼器，其特征在于：所述底座(10)上設置有至少兩個用于固定線路板(6)的螺釘(16)，線路板(6)連接在螺釘(16)的上端。

7.一種具有斷電記憶功能的多圈絕對值磁編碼器的采集方法，其特征在于：

①外部電源供電狀態(tài)下：

磁編碼器芯片通過電源管理電路連接外部電源保持持續(xù)上電狀態(tài)，時刻記錄磁編碼器的旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動角度或測量的位移數(shù)，此狀態(tài)為正常工作狀態(tài)；

②外部電源斷電狀態(tài)下：

磁編碼器的旋轉(zhuǎn)軸不轉(zhuǎn)動情況下，內(nèi)部電池為霍耳傳感器供電，霍耳傳感器以極低功耗待命，微控制器單元處于停機狀態(tài)；

磁編碼器的旋轉(zhuǎn)軸存在90°內(nèi)的旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)部電池為霍耳傳感器供電，霍耳傳感器仍以極低功耗待命，旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動角度不到90°，微控制器單元不喚醒，微控制器單元仍處于停機狀態(tài)；當切換到外部電源供電狀態(tài)下，微控制器單元喚醒后隨即讀出當前的單圈絕對值數(shù)與微控制器單元上寄存器的圈數(shù)值，此圈數(shù)值為零，表示在單圈范圍內(nèi)；

磁編碼器的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)超過90°時，霍耳傳感器喚醒微控制器單元，微控制器單元讀取并存儲當前單圈絕對值，并記錄累計旋轉(zhuǎn)角度數(shù)值，若干時間后再次進入停機狀態(tài)；磁編碼器的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)360°時，控制器單元將該圈數(shù)存儲在寄存器中，每增加一圈，則寄存器數(shù)值增加一，磁編碼器的旋轉(zhuǎn)軸反向旋轉(zhuǎn)一圈，寄存器數(shù)據(jù)減少一；再次當切換到外部電源供電狀態(tài)下，微控制器單元喚醒后隨即讀出當前的單圈絕對值數(shù)與寄存器的圈數(shù)值，并通過通信接口電路發(fā)送至主控采集控制器單元；

③外部電源斷電后再加外電：

根據(jù)上述①、②數(shù)據(jù)讀取與存儲機制，無論何時重新加上外電，均讀出編碼器的單圈絕對值角度與圈數(shù)值，獲得多圈的絕對值數(shù)；

④使用前初始化：

使用前或出廠前，需進行一次初始化，把當前的角度置零，在此基礎上，自動記錄絕對值的變化。