角度位置传感器及角度位置测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种角度位置传感器及角度位置测量系统，所述角度位置传感器包括：一激励线圈以及与所述激励线圈共轴的M个接收线圈和一转子。M个接收线圈、第一电容以及运算放大器组成一LC震荡电路，且两个相邻的接收线圈之间有一偏转角度，其中，M为大于等于2的正整数，利用转子的旋转角度与M个接收线圈的输出信号之间的关系，在获取M个接收线圈的输出信号的前提下，即可获得转子的旋转角度，从而实现对角度变化的测量。由于转子和接收线圈之间非接触，即无机械磨损，从而提高了所述角度位置测量系统的耐气候性和耐振动性。同时，可以有效的降低成本。

【技术实现步骤摘要】
角度位置传感器及角度位置测量系统
本技术涉及机电控制领域，尤其是一种角度位置传感器及角度位置测量系统。
技术介绍
角度位置传感器在汽车上有着广泛的应用，如液位传感器、加速油门踏板、节气门体、助力转向、车身水平传感器等。目前已有的汽车零部件上，主要采用的角度位置传感器是电位计接触式角度传感器和霍尔型非接触式角度传感器两种。电位计式角度传感器是早期经常使用的接触式传感器，其使接触点在电阻膜上改变位置，从而改变上下电阻的比率，实现输出端电压随外部位置的变化。但是，电位计式角度传感器不可避免地存在触点和电阻膜容易磨损的问题，而且如果在触点和电阻膜间混入灰尘等污垢，则会影响测量精度。另外，在振动环境下阻值也会发生变化。因此，电位计式的角度传感器在耐气候性、耐振动等方面存在明显不足。霍尔式角度位置传感器是当前主流的非接触式传感器，它是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，一般由外磁场和霍尔芯片组成，由霍尔电压反应位置的变化。霍尔式角度传感器具有无触点无磨损、体积小、耐气候性好、耐振动好、精度高等优点，但由于霍尔传感器中含有磁铁，EMC(ElectroMagneticCompatibility，电磁兼容性)性能相对较差，成本较高，耐温漂性能较差。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种角度位置传感器及角度位置测量系统，以解决现有角度位置传感器在耐气候性、耐振动性、耐温漂性不足以及成本高的问题。为了达到上述目的，本技术提供了一种角度位置传感器，包括：一激励线圈、与所述激励线圈共轴的M个接收线圈和与所述激励线圈共轴的转子；其中，所述M个接收线圈位于所述激励线圈内侧，所述转子位于所述多个接收线圈的一端，且与接收线圈之间有一间隙；所述M个接收线圈的每一圈均按正反方向绕线，两个相邻的接收线圈之间有一偏转角度，M为大于等于2的正整数。优选的，在上述的角度位置传感器中，M为2或3。优选的，在上述的角度位置传感器中，每个接收线圈的每一圈有N次正向绕线和反向绕线，所述正向绕线和反向绕线交叉进行，其中，N为大于等于1的正整数。优选的，在上述的角度位置传感器中，所述偏转角度＝360/(2N*M)，其中，N为大于等于1的正整数，M为2。优选的，在上述的角度位置传感器中，所述偏转角度＝360/(N*M)，其中，N为大于等于1的正整数，M为3。优选的，在上述的角度位置传感器中，所述转子包含N个转子叶片，其中，N为大于等于1的正整数。优选的，在上述的角度位置传感器中，N个转子叶片均匀分布于所述转子叶片所在的平面上，N为大于等于1的正整数。优选的，在上述的角度位置传感器中，所述转子覆盖住所述M个接收线圈横截面的面积的一半。优选的，在上述的角度位置传感器中，所述激励线圈和接收线圈横截面的形状相同。优选的，在上述的角度位置传感器中，所述激励线圈横截面的形状是多边形、圆形或椭圆形。本技术还提供了一种角度位置测量系统，包括：一如上所述的角度位置传感器、一第一电容、一运算放大器、一解调鉴相电路以及一控制器；其中，所述角度位置传感器中的激励线圈和M个接收线圈、第一电容以及运算放大器组成一LC震荡电路，以产生一激励信号；所述解调鉴相电路用于获得所述角度位置传感器中M个接收线圈的输出信号的幅值和相位；以及所述控制器用于根据所述M个接收线圈的输出信号的幅值和相位获取所述角度位置传感器中转子的旋转角度，M为大于等于2的正整数。优选的，在上述的角度位置测量系统中，还包括：一带通滤波电路，用于滤出所述接收线圈的输出信号中的干扰信号。优选的，在上述的角度位置测量系统中，还包括：一自增益放大电路，用于放大滤出干扰信号后的所述M个接收线圈的输出信号，所述解调鉴相电路用于获得放大后的所述M个接收线圈的输出信号的幅值和相位。优选的，在上述的角度位置测量系统中，所述解调鉴相电路包括：一乘法器和一低通滤波电路；其中，所述乘法器用于将所述M个接收线圈的输出信号分离成一组高频信号和一组低频信号；所述低通滤波电路用于过滤出所述高频信号，以获得所述低频信号。优选的，在上述的角度位置测量系统中，所述M个接收线圈的每一圈有N次正向绕线和反向绕线，所述高频信号的频率为所述M个接收线圈的输出信号的载波频率的2倍，所述低频信号的幅值与所述M个接收线圈输出信号的幅值相关，其中，N为大于等于1的正整数，M为2或3。优选的，在上述的角度位置测量系统中，所述M个接收线圈的每一圈有N次正向绕线和反向绕线，所述M个接收线圈的输出信号的幅值为所述低频信号的幅值的2倍，其中，N为大于等于1的正整数，M为2或3。优选的，在上述的角度位置测量系统中，所述M个接收线圈的输出信号的载波频率与所述激励信号的频率相等。在本技术提供的角度位置传感器及角度位置测量系统中，角度位置传感器中包括一激励线圈以及与所述激励线圈共轴的M个接收线圈和一转子，所述角度位置传感器中的M个接收线圈、第一电容以及运算放大器组成一LC震荡电路，且M个接收线圈之间有一偏转角度，其中，M为大于等于2的正整数，利用转子的旋转角度与M个接收线圈的输出信号之间的关系，在获取M个接收线圈的输出信号的前提下，即可获得转子的旋转角度，从而实现对角度变化的测量。由于转子和接收线圈之间非接触，即无机械磨损，从而提高了所述角度位置测量系统的耐气候性和耐振动性。同时，可以有效的降低成本。附图说明图1为本技术实施例中角度位置传感器的俯视结构示意图；图2为本技术实施例中角度位置测量系统的结构示意图；图3为本技术实施例中激励磁场作用下接收线圈输出电压和转子位置的对应关系示意图；图4为本技术实施例中将0-360°的平面划分为8个象限的示意图；图5为本技术实施例中使用角度位置测量系统进行角度位置测量方法的流程图；图中：101-角度位置传感器；1011-激励线圈；1012-接收线圈；1013-转子；102-第一电容；103-运算放大器；104-解调鉴相电路；1041-乘法器；1042-低通滤波器；105-控制器；106-带通滤波电路；107-自增益放大电路。具体实施方式下面将结合示意图对本技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。本技术实施例提供了一种角度位置传感器101，如图1所示，图1为所述角度位置传感器101的俯视结构示意图。所述角度位置传感器101包括：一激励线圈1011、M个接收线圈1012以及一转子1013，所述激励线圈1011、M个接收线圈1012和转子1013共轴。所述M个接收线圈1012位于所述激励线圈1011的内侧，所述转子1013位于所述M个接收线圈1012的一端，且与所述接收线圈1012之间有一间隙，两个相邻的接收线圈1012之间有一偏转角度，M为大于等于2的正整数，进一步的，M为2或3。每个接收线圈1012的每一圈均按正反方向绕线。具体的，所述每个接收线圈1012的每一圈有N次正向绕线和N次反向绕线，先进行N次正向绕线再进行N次反向绕线，其中，N为大于等于1的正整数。进一步的，当N为1时，每个接收线圈1012的每一圈在绕线时是接收线圈的一端固定，另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种角度位置传感器，其特征在于，包括：一激励线圈、与所述激励线圈共轴的M个接收线圈和与所述激励线圈共轴的转子；其中，所述M个接收线圈位于所述激励线圈内侧，所述转子位于所述M个接收线圈的一端，且与接收线圈之间有一间隙；所述M个接收线圈的每一圈均按正反方向绕线，两个相邻的接收线圈之间有一偏转角度，M为大于等于2的正整数。

【技术特征摘要】
1.一种角度位置传感器，其特征在于，包括：一激励线圈、与所述激励线圈共轴的M个接收线圈和与所述激励线圈共轴的转子；其中，所述M个接收线圈位于所述激励线圈内侧，所述转子位于所述M个接收线圈的一端，且与接收线圈之间有一间隙；所述M个接收线圈的每一圈均按正反方向绕线，两个相邻的接收线圈之间有一偏转角度，M为大于等于2的正整数。2.如权利要求1所述的角度位置传感器，其特征在于，M为2或3。3.如权利要求2所述的角度位置传感器，其特征在于，每个接收线圈的每一圈有N次正向绕线和N次反向绕线，所述正向绕线和反向绕线交叉进行，其中，N为大于等于1的正整数。4.如权利要求3所述的角度位置传感器，其特征在于，所述偏转角度＝360/(2N*M)，其中，N为大于等于1的正整数，M为2。5.如权利要求3所述的角度位置传感器，其特征在于，所述偏转角度＝360/(N*M)，其中，N为大于等于1的正整数，M为3。6.如权利要求3所述的角度位置传感器，其特征在于，所述转子包含N个转子叶片，其中，N为大于等于1的正整数。7.如权利要求6所述的角度位置传感器，其特征在于，N个转子叶片均匀分布于所述转子叶片所在的平面上，N为大于等于1的正整数。8.如权利要求7所述的角度位置传感器，其特征在于，所述转子覆盖住所述M个接收线圈横截面的面积的一半。9.如权利要求1所述的角度位置传感器，其特征在于，所述激励线圈和接收线圈横截面的形状相同。10.如权利要求9所述的角度位置传感器，其特征在于，所述激励线圈横截面的形状是多边形、圆形或椭圆形。11.一种角度位置测量系统，其特征在于，包括：一如权利要求1至8中任意一项所述的角度位置传感器、一第一电容、一运算放大器、一解调鉴相电路以及一控制器；其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓文谦，张晓琴，李立伟，皮文苑，谭啟寅，赵艳雯，李运超，顾伟宏，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31