[发明专利]基于角度值生长的有限角度值细分方法及装置

说明书

本发明涉及基于角度值生长的有限角度值细分方法及装置。该方法及装置包括：单对极霍尔传感器对单对极角度值信号进行测量，通过A/D转换器对霍尔信号进行模数转换，通过单对极角度值计算模块获得有限角单对极角度值θ₁；多对极霍尔传感器对多对极磁钢信号进行测量，通过A/D转换器对霍尔信号进行模数转换，通过多对极角度值计算模块获得有限角多对极角度值θ₂；通过角度生长模块将不完整的有限角单对极角度值θ₁及有限角多对极角度值θ₂补偿完整，输出完整的有限角单对极角度值θ_{1_tran}以及完整的有限角多对极角度值θ_{2_tran}；通过角度值细分处理实现有限角多对极磁电编码器角度值的细分处理，实现有限角磁电编码器的高分辨角度值输出。

技术领域

本发明总体上涉及磁电编码器，具体地说，涉及一种基于角度值生长的有限角磁电编码器角度值细分方法。

背景技术

旋转编码器在现代工业中扮演着重要的角色，尤其是在电机控制方面。旋转编码器已广泛应用于许多应用领域，如机械工程、机器人技术、航空航天等领域。目前，编码器主流产品可分为两类:光电编码器和磁电编码器。光电编码器将光分布投影转换为模拟量信号，进而解算出角度值。尽管光电编码器在工业应用中得到广泛应用，但也有一些明显的缺点。它是由易碎材料制成，由于易碎性而不适合某些特殊工作场合。

相对而言，磁电编码器具有良好的环境适应性，抗冲击，耐高低温，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。

在许多应用场合，转轴并不是整周旋转工作，而是在有限夹角范围内工作，这就对编码器的体积要求更为严格，要求编码器的体积小，结构设计灵活度高，磁电编码器以其绝对的优势在有限夹角应用场合中脱颖而出。有限角度磁电编码器工作原理图如图1所示，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。于是，转子旋转时，永久磁铁同步旋转，在永久磁体与定子的气隙中产生变化的磁场，霍尔传感器将磁场信号转化为电压信号，此时两个机械相位角度相差90°的霍尔输出两路相位相差90°正余弦电压信号，通过信号处理板进行解算，从而实现角度测量。为提高有限角磁电编码器分辨率，在单对极磁钢夹角对面粘贴多对极磁钢，多对极磁钢产生多对极角度值信号，通过解算得到有限角度范围内的多对极角度值，并与有限角度范围内的单对极角度值进行整合细分得到高分辨率角度值。但是，有限角度值在往复摆动过程中，初始位置及结束位置具有随机性，角度值覆盖不完整。另外，由于工作角度范围受到限制，输出的角度值方向总在往复变化，不利于有限角度值的细分处理，不利于有限角度值的高分辨率角度值输出。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种方案，旨在对有限角磁电编码器单对极角度值及多对极角度值起始点及终点进行自动判断，并自动生长成为完整的、不存在缺口的单对极及多对极角度值，便于有限角度磁电编码器的细分处理，为有限角度磁电编码器的高分辨角度值输出提供支撑。

本发明是这样构思的：

基于角度值生长的有限角度值细分方法，包括以下步骤：

(1)采集有限角单对极角度值模拟电压信号A+、A-与有限角多对极角度值模拟电压信号B+、B-；

(2)通过A/D转换器对模拟电压信号A+、A-、B+、B-进行转换，得到数字信号HA+、HA-、HB+、HB-；

(3)解算有限角单对极角度值θ₁、有限角多对极角度值θ₂；