[发明专利]电容式角度传感器标定装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容式角度传感器标定装置，更具体地说，是涉及一种汽车电动助力转向系统EPS中方向盘专用电容式角度传感器标定装置。

背景技术

在汽车电动助力转向系统EPS中，角度传感器可以有效地获取方向盘旋转角度，有利于EPS控制模型的实现和控制性能的优化。EPS是一套集机械结构、助力电机、传感器、控制器为一体的总成部件。车用传感器具有量大、安全性要求高等特点，因此，车用角度传感器参数的有效标定一直是一项重要的研究内容。本标定装置主要用于标定一种特定的车用方向盘角度传感器的参数。若标定采用的评价指标不当，可能使标定结果不能反映实际测量值，甚至失去标定意义，为此提出了一套全新的标定装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构工艺简单、制造方便、低成本、使用方便、可靠性高、标定原理清晰的电容式角度传感器标定装置。

为达到上述目的，本发明的构思是：

本发明的原理基础是通过增量式光电编码器测到的转角大小作为标准的转角值来标定本电容式角度传感器的角度参数。本发明把增量式光电编码器和电容式角度传感器安装在同一个旋转轴上，当旋转轴转动时，电容式角度传感器和增量式光电编码器同时跟踪旋转轴转角变化，实时地输出相应的电压和脉冲信号。最终，通过计算机处理以增量式光电编码测得的转角大小作为标准的转角值来分析、标定电容式角度传感的参数。本发明的优点是：结构工艺简单、制造方便、低成本、使用方便、可靠性高、标定原理清晰。

本发明的电容式角度传感器标定装置，它由标定台、电容式角度传感器和计算机组成。标定台是电容式角度传感器标定装置的机械装置，用于安装电容式角度传感器和增量式光电编码器；增量式光电编码器是周脉冲个数为2500个的空心轴增量式光电编码器；电容式角度传感器是特定的获取方向盘旋转角度的角度传感器；CPLD数据采集电路以CPLD芯片为核心，分别采集增量式光电编码器和电容式角度传感器输出的两路角度信号；计算机通过实时获取CPLD数据采集电路采集到的两路角度信号，再用标定软件以增量式光电编码器测得的角度值为标准角度值，分析和标定电容式角度传感器的参数。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种电容式角度传感器标定装置，包括标定台、电容式角度传感器和计算机，其特征在于：所述的标定台上同轴安装所述的电容式角度传感器和一个增量式光电编码器，所述的电容式角度传感器和增量式光电编码器的输出口经一个CPLD数据采集电路通过信号线分别连接所述的计算机的输入口，其输入的信号由计算机分析处理获得电容式角度传感器的标定参数

上述的标定台，由底座、支架、旋转轴、保持架和轴套组成。底座上固定支架；支架顶部固定安装轴套；旋转轴安装在轴套中使它能够自由转动，旋转轴的一端有一个转动把手；保持架底端固定在底座上，顶端固定安装在旋转轴上的电容式角度传感器和增量式光电编码器的壳体。

上述的CPLD数据采集电路，主要包括复杂可编程逻辑器件(CPLD)、光电耦合器、A/D转换器、频率测量、计算机并口。CPLD内部逻辑中设计有四倍频电路，计数电路和计算机接口电路；光电耦合器可以有效地消除噪声，提高光电编码器信号的传输质量；A/D转换器可以将电容式角度传感器输出的电压信号转换成计算机能够识别的数字信号；计算机并口可以实现CPLD数据采集电路和计算机之间的双向通讯。增量式光电编码器的脉冲信号经光电耦合器输入到CPLD内部，经过计算机接口电路控制计算机并口输入到计算机中；电容式角度传感器输出的电压经A/D转换器转换成数字信号后，经计算机接口电路控制计算机并口输入到计算机中；频率测量是CPLD数据采集电路的扩展设计。

本发明的增量式光电编码器是周脉冲个数为2500个的空心轴增量式光电编码器。

本发明的电容式角度传感器是汽车方向盘专业角度传感器，通过一种变结构电容极板，主要由动片和定片组成，通过旋转轴带动动片旋转形成多相电场后，经过电场合成耦合实时地输出相应的电压信号。

本发明的计算机主要用于实时地获取CPLD数据采集电路采集到的电容式角度传感器和增量式光电编码器两路信号。

本发明与现有的技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.由于本发明的标定台，结构简单，使用方便，提高了效率。并且，标定台的转动把手设计为手动控制旋转轴转动和电机控制旋转轴转动都提供了可能。