一种基于TMR传感器的磁编码系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于TMR传感器的磁编码系统，所述磁编码系统包括电源、电压转换电路、电流产生电路、信号采集处理电路、线圈、微控制器和数据输出接口，所述电源与所述电压转换电路的输入端连接，所述电压转换电路的输出端分别与电流产生电路和微控制器的输入端连接，所述电流产生电路的输出端和所述信号采集处理电路的输入端分别与所述线圈连接，所述信号采集处理电路的输出端与所述微控制器连接，所述微控制器的输出端与所述数据输出接口连接。本实用新型专利技术采用多个TMR磁电阻传感器芯片，可以同时读取更大范围内整条磁栅或软磁材料的编码信息，得到绝对的软磁编码位置。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种磁编码传感器，尤其涉及一种基于TMR传感器的磁编码系统。
技术介绍
传统的磁编码传感器是一个单个磁读头，其大量使用于硬盘数据读取、磁栅尺信号读取识别上。这种单个磁读头的传感器可以识别当前磁头下的磁信号，但是对于位移测量领域，只能作为相对编码器使用，需要后端系统做历史数据统计和分析才能识别目前磁头对应的软磁编码的位置，在系统断电重启的情况下会出现错误。
技术实现思路
本技术提出了一种基于TMR传感器的磁编码识别传感系统，解决了只能读取小范围内整条磁栅或软磁材料的编码信息的问题，这样可以得到绝对的软磁编码位置。本技术是根据以下技术方案实现的：本技术提供一种基于TMR传感器的磁编码系统，所述磁编码系统包括电源、电压转换电路、电流产生电路、信号采集处理电路、线圈、微控制器和数据输出接口，所述电源与所述电压转换电路的输入端连接，所述电压转换电路的输出端分别与电流产生电路和微控制器的输入端连接，所述电流产生电路的输出端和所述信号采集处理电路的输入端分别与所述线圈连接，所述信号采集处理电路的输出端与所述微控制器连接，所述微控制器的输出端与所述数据输出接口连接，所述电源用于提供直流电，所述电压转换电路用于将所述直流电降压稳压，所述电流产生电路用于产生变化的电流，所述变化的电流在线圈中产生涡流磁场，所述涡流磁场随着被测物的距离的变化而变化，所述信号采集处理电路用于将涡流磁场转化为电压信号并将电压信号传输到所述微控制器，所述微控制器用于编码电压信号并将编码后的电压信号转换成数字信号，再通过所述数据输出接口与外界通信设备进行通讯。进一步的，所述信号采集处理电路包括TMR磁传感器芯片、多路选择器和放大电路，所述TMR磁传感器芯片、所述多路选择器和所述放大电路依次连接，所述TMR磁传感器芯片用于检测线圈中产生的涡流磁场的变化并将涡流磁场转换为输出电压信号，所述多路选择器用于选择任意一路所述输出电压信号传输给所述放大电路，所述放大电路用于放大所述输出电压信号。进一步的，所述电流产生电路包括驱动电路。进一步的，所述驱动电路包括两个三极管。进一步的，所述电压转换电路包括多个低压差线性稳压器。与现有技术相比，本技术具有以下技术效果：本技术采用多个TMR磁电阻传感器芯片，可以同时读取更大范围内整条磁栅或软磁材料的编码信息，得到绝对的软磁编码位置。附图说明图1为本技术的基于TMR传感器芯片的磁编码器系统框图；图2为本技术的基于TMR传感器的磁编码器模组的结构示意图；图3为本技术的基于TMR传感器的磁编码器模组的主视示意图；图4为本技术的基于TMR传感器的磁编码器模组的左视示意图；图5为本技术的绕组线圈的结构示意图。其中，1-盖板，2-右框架，3-左框架，4-PCB，5-螺栓，6-线圈绕组，7-切片。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。图1所示为本技术的基于TMR传感器芯片的磁编码系统框图，如图1所示，所述磁编码系统包括电源、电压转换电路、电流产生电路、信号采集处理电路、线圈、微控制器和数据输出接口，所述电源与所述电压转换电路的输入端连接，所述电压转换电路的输出端分别与电流产生电路和微控制器的输入端连接，所述电流产生电路的输出端和所述信号采集处理电路的输入端分别与所述线圈连接，所述信号采集处理电路的输出端与所述微控制器连接，所述微控制器的输出端与所述数据输出接口连接。所述电源用于提供直流电，所述电压转换电路用于将所述直流电降压稳压，所述电流产生电路用于产生变化的电流，所述变化的电流在线圈中产生涡流磁场，所述涡流磁场随着被测物的距离的变化而变化，所述信号采集处理电路用于采集并处理相应电压信号并传输到所述微控制器(MicroControllerUnit，简称MCU)，所述微控制器用于将电压信号编码并将编码后的电压信号转换成数字信号，再通过所述数据输出接口与外界通信设备进行通讯。所述信号采集处理电路包括TMR磁传感器芯片、多路选择器和放大电路，所述TMR磁传感器芯片、所述多路选择器以及所述放大电路依次连接，所述TMR磁传感器芯片检测线圈产生涡流磁场的变化并将涡流磁场转换为输出电压信号，所述多路选择器选择任意一路所述输出电压信号传输给所述放大电路，所述放大电路将所述输出电压信号进行放大。其中，电源提供整个编码器的电能，使用电源5V～12V直流电源供电，再通过电压转换电路进行降压稳压，具体地，本技术通过低压差线性稳压器(LDO)来降压稳压在3.3V，为后续电路提供3.3V的电压。此外，由于一个低压差线性稳压器不足以提供所需的电流，所以需要使用多个低压差线性稳压器来实现。本技术选择LDO的型号为AZ1117CD-3.3TRG1。电流产生电路的工作电压为3.3V，由电源电路提供。电流产生电路包括驱动电路。使用单片机产生10kHz频率的方波在其中一个I/O口输出，因为单片机的I/O不能提供所需要的电流来产生足够的磁涡流，所以需要加入驱动电路，而驱动电路采用NPN、PNP两个三极管来实现，加大输出给线圈的驱动电流，其中两个三极管相当于两个开关，当微控制器MCU给出信号为高电平时，NPN导通，PNP闭合，则线圈为高电平，此时高电平由电源3.3V直接提供驱动电流变大。当微控制器MCU给出信号为低电平时，NPN闭合，PNP导通，则线圈为低电平。信号采集处理电路包括隧道TMR磁传感器芯片、多路选择器和放大电路，隧道TMR磁传感器芯片连接到多路选择器的输入口，通过微控制器控制接口，控制其中两路从输出口输出。图2为本技术的基于TMR传感器的磁编码器模组的结构示意图，图3为本技术的基于TMR传感器的磁编码器模组的主视示意图，图4为本技术的基于TMR传感器的磁编码器模组的左视示意图，根据图2-4所示，本技术的磁编码器模组包括盖板1、右框架2、左框架3、PCB4、螺栓5、绕组线圈6、切片7，左框架3和右框架2对称设置，左框架3和右框架2中间分别设置有凹槽，盖板1将通过凹槽将左框架3、右框架2包覆，切片7设置在PCB4的一端，螺栓5用于将PCB4与左框架3、右框架2固定。如图4所示，本技术采用三个螺栓用于固定。图5为本技术的绕组线圈的结构示意图，绕组线圈5绕着PCB4的侧边环绕。本技术可用于测量铁质表面凹凸情况，其工作原理为：传感器输出电压值与到金属表面的距离成反比，即传感器到金属表面距离越小，则其输出电压值越大。所以传感器分别对应金属表面凹凸处时，会产生不同的输出电压值，经过放大电路放大后，有明显的电压值变化，可以分辨出金属表面的凹凸情况。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。尽管本技术就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本技术的权利要求所限定的范围，可以对本技术进行各种变化和修改。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于TMR传感器的磁编码系统，其特征在于：所述磁编码系统包括电源、电压转换电路、电流产生电路、信号采集处理电路、线圈、微控制器和数据输出接口，所述电源与所述电压转换电路的输入端连接，所述电压转换电路的输出端分别与电流产生电路和微控制器的输入端连接，所述电流产生电路的输出端和所述信号采集处理电路的输入端分别与所述线圈连接，所述信号采集处理电路的输出端与所述微控制器连接，所述微控制器的输出端与所述数据输出接口连接,所述电源用于提供直流电，所述电压转换电路用于将所述直流电降压稳压，所述电流产生电路用于产生变化的电流，所述变化的电流在线圈中产生涡流磁场，所述涡流磁场随着被测物的距离的变化而变化，所述信号采集处理电路用于将涡流磁场转化为电压信号并将电压信号传输到所述微控制器，所述微控制器用于编码电压信号并将编码后的电压信号转换成数字信号，再通过所述数据输出接口与外界通信设备进行通讯。

【技术特征摘要】
1.一种基于TMR传感器的磁编码系统，其特征在于：所述磁编码系统包括电源、电压转换电路、电流产生电路、信号采集处理电路、线圈、微控制器和数据输出接口，所述电源与所述电压转换电路的输入端连接，所述电压转换电路的输出端分别与电流产生电路和微控制器的输入端连接，所述电流产生电路的输出端和所述信号采集处理电路的输入端分别与所述线圈连接，所述信号采集处理电路的输出端与所述微控制器连接，所述微控制器的输出端与所述数据输出接口连接,所述电源用于提供直流电，所述电压转换电路用于将所述直流电降压稳压，所述电流产生电路用于产生变化的电流，所述变化的电流在线圈中产生涡流磁场，所述涡流磁场随着被测物的距离的变化而变化，所述信号采集处理电路用于将涡流磁场转化为电压信号并将电压信号传输到所述微控制器，所述微控制器用于编码电压信号并将编码后的电压信号转换成数字信号，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东风，魏继烈，薛松生，王高明，姚刚，
申请(专利权)人：江苏多维科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32