[发明专利]一种高精度的绝对值磁编码器及其信号处理方法

说明书

本发明公开了一种高精度的绝对值磁编码器及其信号处理方法，绝对值磁编码器包括：游标磁码盘、增量磁码盘、霍尔磁编码器芯片、AMR传感器芯片、细分芯片以及单片机，霍尔磁编码器芯片用于感应所述游标磁码盘的磁信号，输出绝对角度位置信号；AMR传感器芯片用于感应增量磁码盘的磁信号，输出正余弦电压信号；细分芯片用于接收所述正余弦电压信号，输出所述绝对值磁编码器旋转时的角度增量信号，所述单片机用于融合所述绝对角度位置信号和所述角度增量信号，输出高精度角度位置信号。本发明将两种不同原理的磁信号测量手段融合在一个编码器上，既能在编码器上电时提供绝对位置，又提高了绝对值编码器的测量精度和分辨率。

技术领域

本发明涉及编码器技术领域，尤其涉及一种高精度的绝对值磁编码器及其信号处理方法。

背景技术

编码器是一种通过信号转换原理把输出轴上的机械位移量转化为脉冲信号或者数字量的传感器。按照工作性质划分，编码器可分为增量型编码器和绝对值编码器。增量型编码器有着构造简单，机械寿命长，抗干扰能力强，适合速度和长度传输，可靠性高的优点，缺点是不能直观的输出位置信号。绝对值编码器有高位数分辨率的特征，且其机械位置决定的每个位置是唯一的,无需找参考点，抗干扰性和可靠性更高,有很好的定位功能。

绝对值编码器进一步又可分为光学式与机械式两种。光学式的绝对值编码器虽然精确，但抗环境能力较低，在较恶劣的环境下精确程度将大幅降低，甚至可能失去效用。机械式的绝对值编码器中，磁式编码器采用磁性元件作为传感器，基于霍尔效应或磁阻效应，可实现角位移的高精度测量，易于实现小型化、高精度、高分辨率，具有抗振动、抗冲击、长寿命等特性，广泛应用于电机伺服系统及自动控制系统。

目前绝对值磁编码器一般使用一个绝对值游标磁码盘，然而，绝对值游标码盘数据读取在精度上比增量磁码盘的数据读取精度低，从而导致编码器输出的角度精度低。而如果使用增量磁码盘替代绝对值游标码盘，虽然能够提供高精度相对位置，但增量磁码盘的分辨率低，且编码器上电时无法提供绝对位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度的绝对值磁编码器及其信号处理方法，使用两种磁码盘将两种不同原理的磁信号测量手段融合在了一个编码器上，既能够在编码器上电时提供绝对位置，又提高了绝对值编码器的测量精度和分辨率。

为实现上述目的，本发明提供了一种高精度的绝对值磁编码器，包括：游标磁码盘、增量磁码盘、霍尔磁编码器芯片、AMR传感器芯片、细分芯片以及单片机，所述霍尔磁编码器芯片用于感应所述游标磁码盘的磁信号，输出绝对角度位置信号；所述AMR传感器芯片用于感应所述增量磁码盘的磁信号，输出正余弦电压信号；所述细分芯片用于接收所述正余弦电压信号，输出所述绝对值磁编码器旋转时的角度增量信号，所述单片机用于融合所述绝对角度位置信号和所述角度增量信号，输出高精度角度位置信号。

进一步的，所述游标磁码盘设置在所述绝对值磁编码器的磁码盘结构的内圈上，所述增量磁码盘设置在所述绝对值磁编码器的磁码盘结构的外圈上。

进一步的，所述游标磁码盘的分辨率为17位二进制，所述霍尔磁编码器芯片输出的是17位绝对角度位置信号。

进一步的，所述增量磁码盘的分辨率为10位二进制，所述细分芯片输出的是10位角度增量信号。

进一步的，所述单片机融合所述绝对角度位置信号和所述角度增量信号的具体操作包括：将高精度的角度增量作为最终输出的编码器位置信号的低十位，将所述霍尔编码器芯片的高七位作为最终输出的编码器位置信号的高七位。

进一步的，所述单片机输出的角度位置信号为17位高精度角度位置信号。

本发明还提供了一种用于前述高精度的绝对值磁编码器的信号处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、通过霍尔磁编码器芯片获取标磁码盘的磁信号，输出绝对角度位置信号；