[发明专利]一种大中心孔结构的磁电式绝对位置传感器及测量绝对位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁电式绝对位置传感器，主要应用于对轻型机械臂关节的转角及转速的精确测量和对电机的控制。

背景技术

在机器人控制系统中，为了对电机进行控制，需要位置传感器来提供转子的位置信息。随着科学技术的发展，各领域对位置检测的要求不断提高,传统的位置传感器由于其自身的特点已经不能满足某些应用领域的特殊要求。例如,旋转变压器体积大、精度低,在对位置传感器体积要求严格、控制精度要求高的场合，无法应用；光电编码器虽然精度高、体积小，但是由于其抗震动、抗冲击能力差,无法在尘埃、潮湿等恶劣的环境下工作，因此大大限制了它的应用；磁敏电阻式编码器虽然基本克服了光电编码器的缺陷，但由于制造工艺复杂、成本高，在一定程度上限制了它的应用范围。同时，在结构布置方面，由于机械臂关节控制器线路较多，如果布线不当，在关节工作时容易发生线路间的相互缠绕而影响正常工作。基于以上情况，有必要研制出一种新型位置传感器以克服传统传感器的不足，既能保证较高的测量精度和低廉的成本，又能够具有较理想的结构和较高的可靠性。

发明内容

本发明是为了解决现有的位置传感器结构复杂、体积大、绝对位置测量精度低和可靠性差的问题。现提供一种大中心孔结构的磁电式绝对位置传感器及测量绝对位置的方法。

一种大中心孔结构的磁电式绝对位置传感器，它包括磁环、磁环座、电路板和定子壳，

定子壳3和磁环座均为圆环式结构，且均围绕在圆筒11的外侧，在圆筒11的下端筒壁上固定有圆环式结构的一号磁环座6-1，在一号磁环座6-1的上端贴合有圆环式结构的二号磁环座6-2，所述一号磁环座6-1和二号磁环座6-2构成磁环座，且一号磁环座6-1和二号磁环座6-2为一体件结构，一号磁环座6-1的外径大于二号磁环座6-2的外径，

磁环1和电路板2均为圆环式结构，磁环1贴合在二号磁环座6-2上，磁环1和磁环座构成磁码盘，磁码盘与电路板2同轴相对安装，且磁码盘和电路板2之间留有间隙，电路板2固定在定子壳3上，磁环1、磁环座6、电路板2位于定子壳3的内部，磁环1上表面均匀布置两圈码道，分别为外圈主码道4和内圈游标码道5，

电路板2上集成有采集芯片和信号处理电路，霍尔元件集成在采集芯片内，

霍尔元件用于采集外圈主码道4与内圈游标码道5的磁极变化信息，

信号处理电路用于接收磁场变化信息，对磁场变化信息进行处理，输出绝对位置信息。

根据一种大中心孔结构的磁电式绝对位置传感器实现的绝对位置测量方法，当磁码盘与电路板发生相对转动时，采用电路板上的霍尔元件采集外圈主码道与内圈游标码道的磁极变化信息，由信号检测模块接收磁极变化信息，输入给信号调理模块，所得到的模拟信号经过信号处理模块磁场变化信息进行处理，输出信号由数模转换模块转换成数字信号，并通过通信模块输出绝对位置信息。

本发明的有益效果：将磁环、磁环座和电路板均设计为圆环形结构，与传统位置传感器结构形式相比，更有利于线路的统一布置，防止工作时发生相互缠绕，大大简化了在实际应用中方便布线走线；利用霍尔原理采用霍尔元件采集外圈主码道与内圈游标码道的磁极变化信息，并采用信号处理电路对磁场变化信息进行处理进行绝对位置测量，与位置编码器相比，在保证高测量精度的同时，能够耐受恶劣的环境，具有很高的可靠性。此外，传感器本身的精度主要取决于磁码道的对极数，在整体尺寸不变的前提下可通过改变磁轨对极数量来调整精度，对不同工况要求具有很强的适用性。同时霍尔元件的成本低廉，工作稳定可靠，传感器整体质量轻体积小，与同类传感器相比有更高的推广价值。

附图说明

图1为绝对位置传感器磁码盘的主视图；

图2为本发明中定子壳的主视图，

图3为具体实施方式一所述的一种大中心孔结构的磁电式绝对位置传感器组装后的剖视图，

图4为本发明所述的一种大中心孔结构的磁电式绝对位置传感器的立体结构图。

图5为具体实施方式四所述的一种大中心孔结构的磁电式绝对位置传感器中信号处理电路的原理示意图，

图6为信号处理电路原理波形图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1至图4具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种大中心孔结构的磁电式绝对位置传感器，它包括磁环1、磁环座6、电路板2和定子壳3，