一种角位置检测方法及角位移传感器技术

本发明专利技术涉及角位置传感器技术领域，尤其是一种角位置检测方法及角位移传感器，角位置检测方法包括以下步骤：首先对角位移传感器所产生的原始信号A、B进行采样处理得到两相信号实时采样值U′

Angular position detecting method and angular displacement sensor

The present invention relates to the technical field of angular position sensor, especially an angular position detection method and angular displacement sensor, angular position detection method comprises the following steps: firstly, the original signal A angular displacement sensor B produced by sampling signal processing two phase real-time sampling value U '

【技术实现步骤摘要】
一种角位置检测方法及角位移传感器
本专利技术涉及角位置传感器
，尤其涉及一种角位置检测方法及角位移传感器。
技术介绍
在电机控制领域中应用的位置检测装置主要是编码器，编码器一种是将电机转子旋转角位置、角速度等物理量转换为脉冲或数字的位置传感器，编码器的分辨率和精度直接影响到自动化系统控制性能。目前，工程
中应用的编码器主要是光电式编码器，然而，光电编码器存在一些难以克服的缺点：光电编码器由玻璃物质通过刻线而成，其抗震动和冲击能力不强，并且不适用于尘埃、结露等恶劣环境，结构和定位组装复杂；刻线间距有极限，要提高分辨率必须增大码盘，从而难以做到小型化；生产过程中装配精度要求很高，直接影响到生产效率，最终影响产品成本。磁电式编码器可以解决光电编码器的不足。中国专利ZL200910137761.0提出了一种磁电编码器，包括磁钢环、导磁环和磁感应元件，其中，导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙，磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的信号处理装置。日本专利JP特开2004-340681A中公开了一种磁电式旋转角度检测方法，披露了一种不使用温度传感器的情况下，利用两相信号平方和来计算温度漂移量，从而减小温度漂移对角度检测影响的方法。综上所述，现有磁电式角位置检测方法有以下缺陷：1.对外部磁场没有屏蔽措施，可靠性不高；2.对信号质量要求较高，如果信号高次谐波分量较高，两相信号平方和不是常数，则温度漂移造成的影响不能有效消除；3.只针对两相信号适用；4.忽略了各相信号间的温度漂移量差异，实际应用中会影响检测精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的检测精度不高、可靠性差的缺点，而提出的一种角位置检测法及角位移传感器。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：本专利技术的角位置检测方法包括以下步骤：S01.采样处理：对角位移传感器所产生的原始信号A、B进行采样处理得到两相信号实时采样值U′A、U′B；S02.修正处理：对采样处理得到的两相信号实时采样值U′A、U′B进行修正处理得到两相用于查询校准数据的信号值U″A、U″B；S03.区间判断：经过修正处理后的两相信号值U″A、U″B再进行区间判断得到区间信息；S04.获取角度：以区间信息以及修正后的两相信号值U″A、U″B作为输入，经过与校准数据的相互传输进行角度计算，获取角度值θA、θB；S05.整定输出：对角度值θA、θB再进行整定最终输出角度值θ；S06.修正量计算：在步骤S04完成后，根据角度值θA、θB经过差值计算得到Δθ，再结合区间信息、修正后的两相信号值U″A、U″B，进行对零点偏移量U_offset、比例修正值K0、比例修正值K1的各自独立计算，得出U_offset、K0、K1；S07.循环修正处理：通过修正量计算所得的U_offset、K0、K1对两相信号实时采样值U′A、U′B进行修正处理，并在一定周期内重复执行步骤S01-S06。本专利技术所述的角位置检测方法中修正量计算采用递推算法，具体如下：S501：校准数据关系式为：参数含义为：A幅——A相信号幅值；B幅——B相信号幅值；UA——A相信号值；UB——B相信号值；θ——信号对应角度值。实时采样值关系式为：参数含义为：A′幅——A相信号幅值实时采样值；B′幅——B相信号幅值实时采样值；UA_offset——A相信号零点偏移量；UB_offset——B相信号零点偏移量；U′A——A相信号实时采样值；U′B——B相信号实时采样值；其中：初始化幅值比例修正值：K0＝K1＝1；查询校准数据的数值公式为：U″A(K)＝(U′A(K)-UA_offset)·K0(K-1)，U″B(K)＝(U′B(K)-UB_offset)K1·K0(K-1)；参数含义为：U′A(k)——第k周期A相信号实时采样值；U′B(k)——第k周期B相信号实时采样值；K0(k-1)——第k-1周期比例修正值；U″A(k)——用于查询校准数据的A相信号值；U″B(k)——用于查询校准数据的B相信号值；使用U″A(K)、U″B(K)查询校准数据得到的角度值：θA(K)、θB(K)；得到角度总误差：Δθ(K)＝θB(K)-θA(K)；θA与角度真值θ的误差为：θB与角度真值θ的误差为：参数含义为：θA——A相信号值查询校准数据得到的角度值；θB——B相信号值查询校准数据得到的角度值；ΔθA(k)——第k周期A相所查角度与真值角度之间的误差预估值；ΔθB(k)——第k周期B相所查角度与真值角度之间的误差预估值；S502：根据区间划分判定输出角度值：θ输出为θA(K)或θB(K)；而θA真(K)＝θA(K)+ΔθA(K)或θB真(K)＝θB(K)+ΔθB(K)；参数含义为：θA真(k)——第k周期通过A相得到的真实角度预估值；θB真(k)——第k周期通过B相得到的真实角度预估值；则幅值误差值：ΔUA真(K)＝ΔθA(K)·AcosθA真(K)；ΔUB真(K)＝-ΔθB(K)·BsinθB真(K)；参数含义为：ΔUA真(k)——第k周期A相幅值误差预估值；ΔUB真(k)——第k周期B相幅值误差预估值；S503：根据区间划分计算比例修正值公式：K0(K)＝K0(K-1)+ΔUA真(K)/(U′A(K)-UA_offset)；或者K0(K)＝K0(K-1)+ΔUB真(K)/((U′B(K)-UB_offset)K1)；参数含义为：K0(k)——第k周期比例修正值。本专利技术还提供一种角位移传感器，用于上述的角位置检测方法，所述角位移传感器包括转子磁钢环和定子组合体，所述定子组合体包括外套体以及内置在外套体中的屏蔽钢环、霍尔磁感应元件和PCB电路板，所述外套体具有内环凸台，所述转子磁钢环位于所述内环凸台的环形口内并自由转动，所述内环凸台的外周向上均匀布设多个所述霍尔磁感应元件，多个所述霍尔磁感应元件的外周向上布置所述屏蔽钢环，所述PCB电路板套设在所述内环凸台上并与所述霍尔磁感应元件电连接。本专利技术所述外套体固定在电机后法兰面上，所述转子磁钢环套装在电机尾轴上，所述转子磁钢环相对于所述外套体自由转动，所述霍尔磁感应元件用于感应转子磁钢环产生的磁场并将磁信号转换成模拟电压信号输出，多个所述霍尔磁感应元件输出A+、A-、B+、B-四路信号，其中相对的两个霍尔磁感应元件输出为A+和A-或者B+和B-信号，所述PCB电路板用于对霍尔磁感应元件输出的模拟电压信号进行处理并通过信号接口输出A、B两相模拟电压信号。本专利技术所述内环凸台的外周向上设有环形槽，所述环形槽内设置所述屏蔽钢环，所述环形槽和所述内环凸台之间设有多个环形布置的方形槽，所述方形槽内设置所述霍尔磁感应元件，所述环形槽的外周为外环凸台，所述内环凸台与外环凸台构成内槽结构用于灌封灌胶体。本专利技术所述外套体内还设有定位销和螺孔，所述定位销用于定位安装PCB电路板，所述螺孔与自攻螺钉相互配合锁紧所述PCB电路板，所述外套体朝向所述电机后法兰面的一面具有环形凸台，所述外套体通过环形凸台与电机后法兰面预定位，所述外套体上还设有槽孔，所述槽孔与锁紧螺钉相互配合以将所述外套体锁紧到所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种角位置检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S01.采样处理：对角位移传感器所产生的原始信号A、B进行采样处理得到两相信号实时采样值U′

【技术特征摘要】
1.一种角位置检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S01.采样处理：对角位移传感器所产生的原始信号A、B进行采样处理得到两相信号实时采样值U′A、U′B；S02.修正处理：对采样处理得到的两相信号实时采样值U′A、U′B进行修正处理得到两相用于查询校准数据的信号值U″A、U″B；S03.区间判断：经过修正处理后的两相信号值U″A、U″B再进行区间判断得到区间信息；S04.获取角度：以区间信息以及修正后的两相信号值U″A、U″B作为输入，经过与校准数据的相互传输进行角度计算，获取角度值θA、θB；S05.整定输出：对角度值θA、θB再进行整定最终输出角度值θ；S06.修正量计算：在步骤S04完成后，根据角度值θA、θB经过差值计算得到Δθ，再结合区间信息、修正后的两相信号值U″A、U″B，进行对零点偏移量U_offset、比例修正值K0、比例修正值K1的各自独立计算，得出U_offset、K0、K1；S07.循环修正处理：通过修正量计算所得的U_offset、K0、K1对两相信号实时采样值U′A、U′B进行修正处理，并在一定周期内重复执行步骤S01-S06。2.根据权利要求1所述的角位置检测方法，其特征在于，修正量计算采用递推算法，具体如下：S501：校准数据关系式为：参数含义为：A幅——A相信号幅值；B幅——B相信号幅值；UA——A相信号值；UB——B相信号值；θ——信号对应角度值。实时采样值关系式为：参数含义为：A′幅——A相信号幅值实时采样值；B′幅——B相信号幅值实时采样值；UA_offset——A相信号零点偏移量；UB_offset——B相信号零点偏移量；U′A——A相信号实时采样值；U′B——B相信号实时采样值；其中：初始化幅值比例修正值：K0＝K1＝1；查询校准数据的数值公式为：U″A(K)＝(U′A(K)-UA_offset)·K0(K-1)，U″B(K)＝(U′B(K)-UB_offset)K1·K0(K-1)；参数含义为：U′A(k)——第k周期A相信号实时采样值；U′B(k)——第k周期B相信号实时采样值；K0(k-1)——第k-1周期比例修正值；U″A(k)——用于查询校准数据的A相信号值；U″B(k)——用于查询校准数据的B相信号值；使用U″A(K)、U″B(K)查询校准数据得到的角度值：θA(K)、θB(K)；得到角度总误差：Δθ(K)＝θB(K)-θA(K)；θA与角度真值θ的误差为：ΔθB(K)＝ΔθA(K)-Δθ(K)；θB与角度真值θ的误差为：ΔθA(K)＝Δθ(K)+ΔθB(K)；参数含义为：θA——A相信号值查询校准数据得到的角度值；θB——B相信号值查询校准数据得到的角度值；ΔθA(k)——第k周期A相所查角度与真值角度之间的误差预估值；ΔθB(k)——第k周期B相所查角度与真值角度之间的误差预估值；S502：根据区间划分判定输出角度值：θ输出为θA(K)或θB(K)；而θA真(K)＝θA(K)+ΔθA(K)或θB真(K)＝θB(K)+ΔθB(K)；参数含义为：θA真(k)——第k周期通过A相得到的真实角度预估值；θB真(k)——第k周期通过B相得到的真实角度预估值；则幅值误差值：ΔUA真(K)＝ΔθA(K)·AcosθA真(K)；ΔUB真(K)＝-ΔθB(K)·BsinθB真(K)；参数含义为：ΔUA真(k)——第k周期A相幅值误差预估值；ΔUB真(k)——第k周期B相幅值误差预估值；S503：根据区间划分计算比例修正值公式：K0(K)＝K0(K-1)+ΔUA真(K)/(U′A(K)-UA_offset)；或者K0(K)＝K0(K-1)+ΔUB真(K)/((U′B(K)-UB_offset)K1)；参数含义为：K0(k)——第k周期比例修正值。3.一种角位移传感器，用于如权利要求1或2所述的角位置检测方法，其特征在于：所述角位移传感器包括转子磁钢环(1)和定子组合体(2)，所述定子组合体(2)包括外套体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，石晶合，
申请(专利权)人：常州寻心电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32