[发明专利]磁场耦合型磁编码器及其编码方法

说明书

本发明公开了一种磁场耦合型磁编码器及其编码方法，所述磁编码器，包括：磁芯片、磁铁、控制电路板和线圈组件；所述控制电路板和所述磁铁、所述线圈组件电连接，所述磁芯片位于所述控制电路板和所述磁铁之间；所述控制电路板位于所述磁芯片和所述线圈组件之间；所述线圈组件包括第一线圈组和第二线圈组；所述第一线圈组和所述第二线圈组两者的摆放角度成90°正交。本发明的有益效果：在成本基本不增加的情况下，能够实现比现有市场磁编码器分辨率提升8倍，有效分辨率提升4倍。

技术领域

本发明涉及编码器领域，具体涉及一种磁场耦合型磁编码器及其编码方法。

背景技术

编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。[1]

编码器的最重要指标，主要取决于原始信号及分辨率以及信号采样的分辨率，目前，编码器上采样AD，多为12～16位，这限制了编码器位数的提升，而16位以上的高速高精度AD价格过于昂贵，大大降低了产品性价比。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种磁场耦合型磁编码器及其编码方法，精度高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磁场耦合型磁编码器，包括：磁芯片、磁铁、控制电路板和线圈组件；所述控制电路板和所述磁铁、所述线圈组件电连接，所述磁芯片位于所述控制电路板和所述磁铁之间；所述控制电路板位于所述磁芯片和所述线圈组件之间；所述线圈组件包括第一线圈组和第二线圈组；所述第一线圈组和所述第二线圈组两者的摆放角度成90°正交。

在其中一个实施例中，所述第一线圈组包括多个串联在一起的第一线圈；所述第二线圈组包括多个串联在一起的第二线圈；所述第一线圈形成在PCB板上，所述第二线圈形成在PCB板上，多个所述第一线圈和多个所述第二线圈相互交错重叠在一起。

基于同样的发明构思，本发明还提供一种上述的磁场耦合型磁编码器的编码方法，包括：获取由所述磁芯片得到的位置信息；获取由所述线圈组件得到的速度信息；联合所述位置信息和所述速度信息计算最终位置校正值，从而计算最终位置信息。

在其中一个实施例中，“获取由所述磁芯片得到的位置信息”，具体包括：

采集磁芯片的两路A、B信号，采集到的数值，需要数字滤波算法；经过数字变换，其差分算法为：Y(k)＝(1-α)Y(k-1)+αX(k)Y(k)＝(1-α)Y(k-1)+αX(k)Y(k)＝(1-α)Y(k-1)+αX(k)式中，X(k)为本次采样值；Y(k-1)为上次滤波输出值；Y(k)为本次滤波输出值，α为滤波平滑系数；

A、B信号经过滤波算法后，变为A0，B0，根据磁芯片特性，A0、B0信号代表着角度的正余弦值sin(θ)和cos(θ)；做正切计算，tan(θ)＝sin(θ)/cos(θ)；根据C＝tan(θ)值，进行反正切计算，arctan(C)，即可计算出当前位置。

在其中一个实施例中，所述数字滤波算法的滤波传递函数为其中，T为滤波时间。

在其中一个实施例中，“获取由所述线圈组件得到的速度信息；”具体包括：对线圈信号进行采样并进行滤波；对采样滤波后信号进行分区处理；根据分区处理后的采样滤波信号解算得出速度信息。

在其中一个实施例中，“对采样滤波后信号进行分区处理”具体包括：

0～90度：采集第一线圈组感应电压数据；