[发明专利]一种高精度多圈磁电式绝对值角度传感器及实现方法

权利要求书

1.一种高精度多圈磁电式绝对值角度传感器的实现方法，其中所述高精度多圈磁电式绝对值角度传感器包括：主齿轮组件(1)、副齿轮组件(2)、PCB板组合(3)；所述主齿轮组件(1)包括主齿轮轴，主齿轮轴上设有主齿轮(1.1)，主齿轮轴顶部设置有主磁铁(1.2)；所述副齿轮组件(2)包括副齿轮轴，副齿轮轴上设有副齿轮(2.1)，副齿轮轴顶部设置有副磁铁(2.2)；所述PCB板组合(3)包括PCB板(3.1)，PCB板(3.1)上设置有主霍尔元件阵列(3.2)、副霍尔元件阵列(3.3)；所述主齿轮组件(1)、副齿轮组件(2)通过主齿轮(1.1)、副齿轮(2.1)啮合转动连接；主齿轮组件(1)、副齿轮组件(2)转动设置在PCB板组合(3)下部，主磁铁(1.2)与主霍尔元件阵列(3.2)之间、副磁铁(2.2)与副霍尔元件阵列(3.3)之间设置有间隙；其特征是：包括以下步骤：

S1、主霍尔元件阵列(3.2)、副霍尔元件阵列(3.3)输出信号采样：主齿轮组件(1)、副齿轮组件(2)啮合转动，主霍尔元件阵列(3.2)、副霍尔元件阵列(3.3)分别输出两组对径差分的正交正弦信号；分别处理两组对径差分正交正弦信号，消除共模干扰，转换为分别对应主霍尔元件阵列(3.2)、副霍尔元件阵列(3.3)输出的两组正交正弦信号；定时采样两组正交正弦信号，得到主霍尔元件阵列(3.2)输出的正交正弦信号sinθ₁、cosθ₁，及副霍尔元件阵列(3.3)输出的正交正弦信号sinθ₂、cosθ₂；其中θ₁为主齿轮组件(1)的旋转角度，其中θ₂为副齿轮组件(2)的旋转角度；

S2、主齿轮组件(1)、副齿轮组件(2)旋转角度计算：主齿轮组件(1)、副齿轮组件(2)旋转角度通过跟踪调节算法实现，跟踪调节算法为闭环反馈系统，其计算公式为：

通过转换得到：

公式(3)、(4)所得结果经系数修正、比例积分实现主齿轮组件(1)、副齿轮组件(2)旋转角度闭环反馈计算；

其中：E₁为主齿轮组件(1)计算反馈角度误差；sinθ₁、cosθ₁为主霍尔元件阵列(3.2)输出的正交正弦信号值；为计算输出反馈角度正交正弦信号值；当E₁趋近零时，趋近于θ₁，即为主齿轮组件(1)的旋转角度；

其中：E₂为副齿轮组件(2)计算反馈角度误差；sinθ₂、cosθ₂为副霍尔元件阵列(3.3)输出的正交正弦信号值；为计算输出反馈角度正交正弦信号值；当E₂趋近零时，趋近于θ₂，即为副齿轮组件(2)的旋转角度；

S3、绝对值角度的计算：绝对值角度的计算采用角度融合算法，其计算公式为：

当N₁N₂时，

当N₁N₂时，

其中，绝对值角度；为N₁为主齿轮(1.1)的齿数；N₂为副齿轮(2.1)的齿数；

S4、高精度多圈磁电式绝对值角度传感器允许最大绝对值角度的计算：允许最大绝对值角度的计算公式为：

当N₁N₂时，

当N₁N₂时，

其中，为高精度多圈磁电式绝对值角度传感器允许最大绝对值角度。

2.根据权利要求1所述高精度多圈磁电式绝对值角度传感器的实现方法，其特征是：所述主齿轮(1.1)和副齿轮(2.1)之间设有齿数差，齿数差在六个以下。

3.根据权利要求1所述高精度多圈磁电式绝对值角度传感器的实现方法，其特征是：所述主磁铁(1.2)、副磁铁(2.2)为厚圆板状、径向极化永磁体，主磁铁(1.2)、副磁铁(2.2)分别镶嵌设置在主齿轮轴、副齿轮轴顶部。