[发明专利]一种多对极磁电编码器角度值冗余输出方法及装置

说明书

本发明涉及一种多对极磁电编码器角度值冗余输出方法及装置，基于多对极磁电编码器角度值冗余输出方法的实现装置，首先解算单对极角度值θ₁与多对极角度值θ₂；经过角度值细分进而得到细分后多对极角度值θ₃；将θ₃进行等比例缩放得到角度幅值范围在0～65535LSB内的多对极角度值θ₄；将单对极角度值θ₁向角度值θ₄进行拟合得到拟合后的单对极角度值θ₅；依据拟合后的单对极角度值θ₅与角度值θ₄的差值范围判断最终角度值θ_fin输出，即判断是否角度值差值范围超过设定范围，从而确定角度值θ₄是否出现解算故障，若出现解算故障，则使用角度值θ₅作为最终角度值θ_fin输出，若未出现解算故障，则使用角度值θ₄作为最终角度值θ_fin输出。本发明旨在校正磁电编码器的跳点误差，即使温度发生变化，磁电编码器测量结果可避免产生跳点，有效提高磁电编码器的测量精度。

技术领域

本发明总体上涉及磁电编码器，具体地说，涉及一种用于实现多对极磁电编码器角度值冗余输出的方法及装置。

背景技术

磁电编码器是一种测量装置，其原理是采用磁阻或者霍尔元件等传感器对磁性材料的角度或者位移进行测量，磁性材料的角度或者位移的变化会引起电阻或者电压的变化，通过放大电路对变化量进行放大，通过单片机处理后输出脉冲信号或者模拟量信号，从而达到测量的目的。磁电编码器具有抗振动、抗腐蚀、抗污染、抗干扰和宽温度的特性，因此，可广泛应用于工业控制、机械制造、船舶、纺织、印刷、航空、航天、雷达、通讯、军工等领域。

常用的测量角度的传统磁电编码器一般包括定子、转子、永久磁铁、霍尔传感器和信号处理板。永久磁铁粘接在转子上，霍尔传感器固定在信号处理板上。如图1所示为多对极磁电编码器的示例性霍尔元件分布图。图中，4个霍尔元件A+、B+、A-、B-，其中单对极霍尔A+、A-围绕着定子的圆周相隔90°分布。在单对极磁钢的作用下，在这2个霍尔元件上产生相位相差90°的电压信号。其中多对极霍尔B+、B-围绕着定子的圆周按照相隔90°除以16(多对极磁钢极对数)再乘以奇数倍的角度分布，以保证多对极编码器俩个霍尔电角度相位相差90°。在多对极磁钢的作用下，在这2个霍尔元件上产生相位相差90°的电压信号，再经过角度值解算处理得到当前单对极角度值与多对极角度值。

然而，在实际工作环境中，多对极磁钢因为环境振动或温度过高等问题常出现磁钢碎裂现象，因为多对极磁电编码器角度值的输出依靠多对极角度值和单对极角度值的对应关系进行解算，当多对极磁电编码器磁钢突然碎裂时，会导致角度值输出突然发生跳变，角度值输出错误，控制系统无法正常使用，针对该问题本发明提出一种冗余角度值输出方法，当多对极磁钢发生故障时，采用单对极角度值维持角度值的正常输出，提高了控制系统的整体可靠性。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种方案，旨在提高磁电编码器角度值输出的可靠性，当多对极角度值输出出现异常时，采用单对极角度值输出，并且保持角度值的变化趋势一致，没有角度值的突变，保证伺服控制系统角度值的平滑输出，提高整个伺服控制系统的可靠性。

本发明公布了一种多对极磁电编码器角度值冗余输出方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)解算单对极角度值θ₁与多对极角度值θ₂；

(2)依据单对极角度值θ₁与多对极角度值θ₂对多对极角度值进行角度值细分，得到细分后的多对极角度值θ₃；