[发明专利]一种磁编码多霍尔冗余装置

说明书

本发明提供了一种磁编码多霍尔冗余装置，应用于伺服电机的位置检测中；包括：AMR芯片、控制器MCU和四个霍尔传感器；在原两个霍尔传感器的基础上，增加两个霍尔传感器，霍尔传感器夹角保证90，每路霍尔到AMR元件正中心距离相同，各霍尔传感器各自定位，并相互辅助。本发明的有益效果是：本发明所提出的技术方案相比现有的AMR磁编码器方案，增加了两个霍尔作为冗余设计后，能在霍尔出现故障时快速排除有故障的霍尔，有效的解决故障，提升了磁编码器的可靠度，提高了电机的工作效率。

技术领域

本发明涉及伺服电机控制领域，尤其涉及一种磁编码多霍尔冗余装置。

背景技术

伺服电机具有精度高、转速稳、响应快等优点，现广泛应用于机床纺织等工业领域。伺服电机的控制需要精确获得转子的实时位置，编码器作为位置反馈的重要部分，被广泛安装在各伺服电机上。

准确的转子位置对于伺服电机的控制十分重要，编码器的精度和准确性直接影响到电机的运行状态。近年来，磁编码器，特别是基于AMR技术的磁编码器在伺服电机控制领域的应用逐渐增多，AMR磁编码器是在转子上安装一个两极径向充磁的磁铁，随着转子的转动，AMR元件根据磁场的强弱和方向不同，阻抗值发生变化来得出转子的位置。由于AMR只感应磁场强弱，不感应磁场极性，所以需要霍尔元件来配合判断转子的具体位置。

现有的AMR磁编码器，基本是以一个AMR元件为中心两个互为90°夹角摆放的霍尔器件来进行角度计算，AMR元件负责半圈内的具体位置，霍尔元件则给出转子处于一个整圈哪个半圈。

一般来说，通过两个互为90°的霍尔，可以很准确的判断出转子所处于的半圈，然而，当两个霍尔中的一个或者两个出现故障时，电机转子的反馈位置会出现半圈的偏差，对电机的运行有着极大的影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种磁编码多霍尔冗余装置，应用于伺服电机的位置检测中；包括：AMR芯片、MCU、第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器和第四霍尔传感器；

所述AMR芯片、所述第一霍尔传感器、所述第二霍尔传感器、所述第三霍尔传感器和所述第四霍尔传感器均与所述MCU电性连接；

所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器以所述AMR芯片中心对称设置，所述第三霍尔传感器和所述第四霍尔传感器以所述AMR芯片中心对称设置；且四个霍尔传感器距离所述AMR芯片的距离相等，所述第一霍尔传感器和所述第三霍尔传感器与所述AMR芯片的连线呈90°角，所述第二霍尔传感器和所述第四霍尔传感器与所述AMR芯片的连线呈90°角；

所述第二霍尔传感器和所述第四霍尔传感器分别是所述第一霍尔传感器和所述第三霍尔传感器的备用霍尔传感器，当所述第一霍尔传感器出现故障时，所述第二霍尔传感器替代所述第一霍尔传感器；当所述第三霍尔传感器出现故障时，所述第四霍尔传感器替代所述第三霍尔传感器，以保证伺服电机转子的反馈位置的正确性。

进一步地，所述MCU为带有模数转换模块的单片机。

进一步地，所述AMR芯片通过所述单片机自带的模数转换模块与所述单片机电性连接，所述第一霍尔传感器、所述第二霍尔传感器、所述第三霍尔传感器和所述第四霍尔传感器分别通过所述单片机的四个I/O口与所述单片机电性连接。

进一步地，所述AMR芯片、所述MCU、所述第一霍尔传感器、所述第二霍尔传感器、所述第三霍尔传感器和所述第四霍尔传感器均安装于电路板上。

进一步地，所述一种磁编码多霍尔冗余装置的使用原理为：

所述AMR芯片将测量的角度位置发送至所述单片机，由所述单片机自带的模数转换模块将接收到的角度位置转换为数字量角度位置；所述单片机通过四个霍尔传感器各自的输出电平判断伺服电机的转子的半圈位置，再结合所述数字量角度位置得出伺服电机的转子的具体位置；