[發明專利]一種用于增量式磁電編碼器的信號處理方法及電路

在審

• 申請號: 202111662880.5
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114279472A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 任宏宇;張輝;朱冠倫;黃意雅;于廣華;徐秀蘭;郭奇勛
• 申請（專利權）人: 季華實驗室
• 主分類號: G01D5/245
• 分類號: G01D5/245;G01D5/16;G01B7/30
• 代理公司: 佛山市君創知識產權代理事務所(普通合伙) 44675
• 代理人: 張燕玲

本發明提供了一種用于增量式磁電編碼器的信號處理方法及電路，涉及磁電編碼器技術領域，使用基于各向異性磁電阻(Anisotropic magnetoresistance，AMR)技術的角位移傳感器，使用IC?TW28芯片來提高增量式磁電編碼器的測量分辨率和輸出精度。本發明有益效果：設計簡單，使用的元器件較少，可實現編碼器的高動態、高精度編碼，同時，可消除外界雜散磁場及裝配誤差對采集精度的影響，同時可消除外界雜散磁場及裝配誤差對采集精度的影響，能夠提高增量式磁電編碼器的普遍適用性。

技術領域

本發明屬于磁電編碼器技術領域，具體地涉及一種用于增量式磁電編碼器的信號處理方法及電路。

背景技術

編碼器是將機械運動中角位移或直線位移等物理量轉變為電信號的一類傳感器件。按照工作原理編碼器可分為絕對式編碼器和增量式編碼器兩類。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的電信號輸出，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關；增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小，其測量與中間過程相關。

編碼器根據工作原理可分類為：光電式、磁電式和觸點電刷式。應用最廣的是光電編碼器,但由于光電編碼器使用光柵材料,決定了其無法適應苛刻的環境工作,在受到外界大沖擊時，碼盤容易碎裂,并且光柵加工工藝復雜,要求較高的裝配和定位精度,而且感光器件的壽命有限,高精度的光電編碼器加工難度大,成本難以控制。觸點電刷式編碼器的分辨率受到電刷的限制，不能做到很高；且電刷接觸產生磨擦，使用壽命較短，不允許高速運轉。磁電式編碼器采用磁性元件作為傳感器，基于霍爾效應或磁阻效應，可實現角位移的高精度測量，其構成部件少，結構緊湊，易于實現小型化、高精度、高分辨率，具有抗振動、抗沖擊、長壽命等特性，廣泛應用于電機伺服系統及自動控制系統。

但現有的增量式磁電式編碼器產品中，磁電傳感器主要是基于霍爾效應來設計的(公開號：CN2056RS42281U，公開號：CN209043335U)，而基于霍爾效應的磁電編碼器一般需要多個霍爾傳感器，通過把旋轉磁場轉化為正弦信號來處理，不僅麻煩且成本較高。近年來新興一種基于磁阻效應的角位移傳感器，主要是通過多級充磁的磁鼓，將周期變化的空間磁場轉化成差分的正余弦信號，從而來實現角位移的測量，操作簡單方便。

因此，亟需一種能夠用于磁阻效應角位移傳感器的信號處理電路，能夠將差分的正余弦信號轉換為增量式編碼器所需的脈沖信號。

發明內容

本發明提供一種用于增量式磁電編碼器的信號處理方法及電路，解決現有技術中現有的增量式磁電式編碼器產品成本高精度差等問題。

本發明的第一方面，提供一種用于增量式磁電編碼器的信號處理方法，包括：

步驟1、使用AMR傳感器將旋轉磁場轉化為相位相差90°的正余弦差分信號；

步驟2、將步驟1輸出的正余弦信號使用儀表放大器進行放大；

步驟3、將步驟2放大后的信號輸入進IC-TW28芯片，對正余弦信號進行插值細分并輸出脈沖信號。

上述信號處理方法中，所述儀表放大器的個數為2個。

上述信號處理方法中，所述儀表放大器的型號為AD8224、AD620、 AD8226中的一種或者多種結合。

上述信號處理方法中，所述IC-TW28芯片最高可對一個周期的正余弦信號插值256次，細分輸出256個脈沖信號。

本發明的第二方面，提供一種用于增量式磁電編碼器的信號處理電路，包括：

AMR傳感器，用于將旋轉磁場轉化為相位相差90°的正余弦差分信號；

儀表放大器，用于對AMR傳感器輸出的正余弦差分信號進行放大和偏置；