[发明专利]一种多圈绝对值编码器及位置检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种多圈绝对值编码器及基于该多圈绝对值编码器的位置检测方法。

背景技术

编码器是机器人上的重要零部件，其按编码形式可分为增量式和绝对值式，按记圈方式可分为单圈和多圈。其中多圈绝对值编码器技术难度最大。

目前，较为典型的多圈绝对值编码器，由单圈绝对值的光栅或磁栅加上一个齿轮的多圈记数机构组成，而齿轮机构结构复杂，设计加工难度大，成本高昂。还有通过复杂的电路实现记多圈功能的编码器，电路的结构比较复杂，要实现较高的稳定性和可靠性技术难度很大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是一种结构简单、易于安装、可靠性高、成本低廉的多圈绝对值编码器及基于该多圈绝对值编码器的位置检测方法，能够在较低的成本下实现多圈转动的位置检测。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多圈绝对值编码器，包括单片机、永磁体和至少一个磁角传感器；

所述永磁体安装于待测对象并随所述待测对象转动；

所述至少一个磁角传感器设置于所述永磁体的周围，以检测待测对象的单圈绝对角度值；

标定单圈绝对角度值的零位，并储存在所述单片机内；

所述至少一个磁角传感器的输出端分别与所述单片机连接，以供所述单片机根据所述单圈绝对角度值和跨过单圈绝对角度值的零位的次数确定所述待测对象的多圈绝对角度值。

进一步地，还包括主电源、备用电源和用于选择所述主电源或所述备用电源向所述单片机和磁角传感器供电的电源选择电路。

进一步地，所述电源选择电路选择所述备用电源供电且在预设时间内，所述所述单片机持续对连续两次获得的角度信息进行比对，当角度变化始终小于阈值时，所述单片机进入低功耗休眠模式。

优选地，所述永磁体为N极与S极对称设置的环状永磁体。

本发明还提供了一种基于上述任一种所述的多圈绝对值编码器的位置检测方法，包括：

获取磁角传感器的输出数据，得到所述待测对象的单圈绝对角度值；

获取所述磁角传感器跨过单圈绝对角度值的零位的次数，根据所述次数确定所述待测对象的旋转圈数；

根据所述单圈绝对角度值和所述待测对象的旋转圈数确定所述待测对象的位置检测信息。

进一步地，单片机间隔采值，在所述待测对象的一个旋转周期内至少采值二次，并根据采值结果判断待测对象的跨圈方向。

优选地，所述间隔采值为变周期式间隔采值，当待测对象为非工作模式时，所述间隔采值的采值间隔为第一采值间隔；当待测对象为工作模式时，所述间隔采值的采值间隔为第二采值间隔；所述第二采值间隔小于所述第一采值间隔。

优选地，所述单片机对间隔采值获得的角度信息进行比对，当相邻两次采值的角度变化大于阈值时，判定所述待测对象为工作模式；当使用备用电源供电且相邻两次采值的角度变化小于阈值时，则判定为非工作模式。

优选地，所述阈值为0.5°

优选地，所述待测对象由工作模式转为非工作模式时，所述单片机在预设时间内保持以第二间隔进行间隔采值，在所述预设时间内，检测结果仍然为非工作模式时，所述单片机切换为以第一间隔进行间隔采值。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供地多圈绝对值编码器，包括单片机、永磁体和至少一个磁角传感器，其中，所述永磁体安装于待测对象并随所述待测对象转动，所述至少一个磁角传感器设置于所述永磁体的周围，以检测待测对象的单圈绝对角度值，标定单圈绝对角度值的零位，并储存在所述单片机内，所述至少一个磁角传感器的输出端分别与所述单片机连接，以供所述单片机根据所述单圈绝对角度值和跨过单圈绝对角度值的零位的次数确定所述待测对象的多圈绝对角度值。与现有的多圈绝对值编码器相对比，结构更简单，能够有效降低成本和设计难度，并且可靠性和稳定性较高，在较低的成本下实现多圈转动的位置检测。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种多圈绝对值编码器的结构框图；

图2是本发明实施例磁角传感器、单片机及永磁体布置结构示意图；

图3是本发明实施例中磁角传感器置于永磁体的端面的结构示意图。

图中：1：永磁体；2：磁角传感器；3：单片机；4：电源；100：待测对象；200：电路板。

具体实施方式