[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

说明书

一种高精度多圈磁电式绝对值角度传感器及实现方法；高精度多圈磁电式绝对值角度传感器包括主齿轮组件、副齿轮组件、PCB板组合；主齿轮组件、副齿轮组件分别包括主齿轮轴、副齿轮轴，其分别设有主齿轮、副齿轮，其顶部分别设置有主磁铁、副磁铁；主齿轮组件、副齿轮组件通过主齿轮、副齿轮啮合转动连接；PCB板组合包括PCB板，PCB板上设置有主霍尔元件阵列、副霍尔元件阵列；主齿轮组件、副齿轮组件转动设置在PCB板组合下部；绝对值角度的实现方法为：对主霍尔元件阵列、副霍尔元件阵列输出信号采样，计算主齿轮组件、副齿轮组件旋转角度，再对旋转角度进行角度融合计算，最终得到绝对值角度；本发明的主齿轮、副齿轮啮合变速比接近1。

技术领域

本发明涉及角度传感器技术领域，具体涉及一种高精度多圈磁电式绝对值角度传感器及实现方法。

背景技术

磁电角位移传感器作为一种角度传感器，采用无接触旋转结构，无机械摩擦、寿命长，而且体积比光电式编码器更小，响应速度快，完全满足工业控制、航空航天伺服系统等高速旋转要求，具有成本低、可靠性高的技术特点。

根据信号输出格式，磁电角位移传感器分为绝对式磁电角位移传感器和增量式磁电角位移传感器两种；根据量程又可以分为单圈磁电角位移传感器和多圈磁电角位移传感器；多圈绝对值角度传感器，相对于单圈绝对式传感器具有测量范围大的优点，相对于增量式无需记忆零点位置，可以以中间任意位置作为零点，安装调试难度低，在位置控制方面的优势非常明显。

专利号CN 202885840 U提供了一种多圈磁电式绝对值角度传感器，采用变速齿轮箱和磁感应电路板实现多圈角度测量，该变速齿轮箱包括一输入轴和多个输出轴，该些输出轴中一输出轴与该输入轴的变比等于1，该些输出轴中其它输出轴与该输入轴的变比互不相等并且均大于1，该些输出轴端部均设置一磁铁,该磁感应电路板上设置有多个感应芯片与磁铁对应；这种方案使传感器必须使用齿轮变速箱，造成体积大、重量大、成本高，因此限制了多圈磁电式绝对值角度传感器的应用范围，使其仅能应用于对体积、重量要求低，对成本不敏感的领域；同时为保证齿轮变速箱变比精度，对机械加工、装配精度要求极高，因此使得多圈磁电式绝对值角度传感器的实际生产极为困难，无法得到大规模推广应用。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种高精度多圈磁电式绝对值角度传感器及实现方法；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、副齿轮组件、PCB板组合；所述主齿轮组件包括主齿轮轴，主齿轮轴上设有主齿轮，主齿轮轴顶部设置有主磁铁；所述副齿轮组件包括副齿轮轴，副齿轮轴上设有副齿轮，副齿轮轴顶部设置有副磁铁；所述PCB板组合包括PCB板，PCB板上设置有主霍尔元件阵列、副霍尔元件阵列；所述主齿轮组件、副齿轮组件通过主齿轮、副齿轮啮合转动连接；主齿轮组件、副齿轮组件转动设置在PCB板组合下部；所述高精度多圈磁电式绝对值角度传感器的实现方法为：对主霍尔元件阵列、副霍尔元件阵列输出信号的采样，根据采样结果通过跟踪调节算法计算出主齿轮组件、副齿轮组件旋转角度，再对对主齿轮组件、副齿轮组件旋转角度进行角度融合计算，最终得到绝对值角度；本发明的高精度多圈磁电式绝对值角度传感器仅使用变速比接近1的主齿轮、副齿轮啮合。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种高精度多圈磁电式绝对值角度传感器，包括主齿轮组件、副齿轮组件、PCB板组合；所述主齿轮组件包括主齿轮轴，主齿轮轴上设有主齿轮，主齿轮轴顶部设置有主磁铁；所述副齿轮组件包括副齿轮轴，副齿轮轴上设有副齿轮，副齿轮轴顶部设置有副磁铁；所述PCB板组合包括PCB板，PCB板上设置有主霍尔元件阵列、副霍尔元件阵列；所述主齿轮组件、副齿轮组件通过主齿轮、副齿轮啮合转动连接；主齿轮组件、副齿轮组件转动设置在PCB板组合下部，主磁铁与主霍尔元件阵列之间、副磁铁与副霍尔元件阵列之间设置有0.5-1.5mm间隙。

进一步的，所述主齿轮和副齿轮之间设有齿数差，齿数差在六个以下，通常情况下，主齿轮和副齿轮之间齿数差设置为1或2，主齿轮和副齿轮的啮合变速比接近1，主、副齿轮分度圆尺寸较为接近，且无需进行大比例降速转换，因此省去了齿轮变速箱结构。