[发明专利]一种关于有域角磁电编码器及其信号逻辑延伸精分方法

说明书

本发明公开了一种有域角编码器及其信号逻辑延伸精分方法，所述编码器充分利用有域角狭小的可工作空间，采用单对极磁钢与多对极磁钢的对称结构设计的布局，采用贴片霍尔对单对极和多对极磁场信号进行收集，针对有域角磁电编码器角度信号失真的特点，采用虚拟有域角填充方法将有域角磁电编码器的角度值信号补充完整，采用主动适应多窗口滤波角度精分方法对磁电编码器角度值进行细致划分，消除了磁电编码器角度值噪声引发的区间判断不正确问题，有效提高了有域角磁电编码器的分辨率，该方法能够所述编码器有效消除角度值跳动的影响，电机速度控制更加稳定，电流正弦特性更优，分辨率可以达到13位，精度达到±0.25°。

技术领域：

本发明涉及一种关于有域角磁电编码器及其信号逻辑延伸精分方法，属于磁电编码器制造技术领域。

背景技术：

目前，高精度编码器主流产品可分为：光电编码器、磁电编码器、旋转变压器、电感式角位移传感器、电容式角位移传感器。

其中，磁电编码器主要由永磁体和磁敏元件组成。磁敏元件能够通过霍尔效应或磁阻效应感应由永磁体旋转运动造成的空间磁场变化，且能将这一磁场变化转化为电压信号的变化，并能通过后续的信号处理系统达到对旋转部件角位移检测的目的。相比旋转变压器和光电编码器，磁电编码器具有结构简单、耐高温、抗油污、抗冲击和体积小、成本低等优点，在小型化和恶劣环境条件的应用场所具有独特优势。

然而，在磁电编码器应用技术领域磁电编码器角度值会因为振动、温度变化、磁场变化等环境因素的改变而产生角度值跳点或角度值偏差从而造成磁电编码器角度值的突变，国内外学者提出了一些方法，这些方法包括两个方面：提高多对极磁电编码器磁钢充磁精度以及霍尔分布的机械精度，另一种则是采用信号处理方法以提高磁电编码器分辨率，但采用现有的角位移编码器提高分辨率的方法通常采用软件处理，但是使用软件进行角度值细分的计算时间长，会造成角度值解算滞后，并且一旦在不能适用的使用环境下工作会产生角度值跳点。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种关于有域角磁电编码器及其信号逻辑延伸精分方法，通过单片机内置的模数转换通道得到单对极磁电编码器角度值信号和多对极磁电编码器角度值信号，以及采样线性填补方法对编码器误差表格进行填补进行角度标定修正，以提高磁电编码器计算的稳定性和测量精度。

上述目的主要通过以下方案实现：

本发明公布了一种关于有域角磁电编码器及其信号逻辑延伸精分方法，通过使用本发明所述的有域角编码器结构及其信号逻辑延伸精分方法，充分利用有域角狭小的可工作空间，针对有域角磁电编码器角度信号失真的特点，消除了磁电编码器角度值噪声引发的区间判断不准确问题，有效提高了有域角磁电编码器的分辨率。

本发明公布了一种有域角编码器结构有限角编码器磁钢结构，其特征在于：有域角磁电编码器的单对极磁钢与多对极磁钢采用对称式结构布局。

本发明还公布了一种有限角编码器霍尔分布，其特征在于：有域角编码器霍尔分布，其特征在于：单对极磁钢对应的霍尔采集板上的一对霍尔相隔90°分布；多对极磁钢对应的霍尔采集板上的一对霍尔相隔51.423°。

本发明还公布了一种有域角编码器结构，所述的编码器包括如上任意一项所述的编码器结构。

本发明还公布了一种有域角编码器信号逻辑延伸精分方法，所述方法的具体实现过程为：

步骤一：采集磁电信号

采用单对极磁钢与多对极磁钢的对称结构设计的布局，对磁钢进行轴向充磁，采用贴片霍尔对单对极和多对极磁场信号进行收集，当电机轴旋转时，单对极磁钢与多对极磁钢分别产生单对极磁场信号与多对极磁场信号，霍尔信号采集板上的单对极霍尔与多对极霍尔分别采集单对极与多对极磁场信号；

步骤二：角度值信号逻辑延伸