一种磁编码器的编码方法和磁编码器技术

本发明专利技术实施例公开了一种磁编码器的编码方法及磁编码器，该方法包括：根据磁刻度条的旋转角度的正弦信号和余弦信号，确定旋转角度所属的目标子象限区间；根据目标子象限区间与第一子象限区间或者第二子象限区间之间的映射关系，以及第一子象限区间的磁刻度细分值或者第二子象限区间的磁刻度细分值，确定目标子象限区间的磁刻度条细分值，其中，细分值为对磁刻度的细分次数；根据目标子象限区间的磁刻度条细分值确定对当前磁刻度的编码间隔，并生成对应于当前磁刻度的编码信号。本发明专利技术实施例通过内插芯片运行高精度的内插算法对刻录好的磁刻度进行更加细化的读取，实现了对磁刻度条的位移进行了更细致的划分，因而提高了编码器分辨率和编码精度。

A Coding Method of Magnetic Encoder and Magnetic Encoder

【技术实现步骤摘要】
一种磁编码器的编码方法和磁编码器
本专利技术实施例涉及信号处理技术，尤其涉及一种磁编码器的编码方法和磁编码器。
技术介绍
编码器是一种把角位移或直线位移转换成电信号或者数字信号的仪器，应用于自动化控制的各个领域。磁性编码器就是其中一种类型的编码器，它具有价格低，使用环境要求低的优点，能够在污垢、粉尘、油污、冷凝以及其他污染物的环境下使用，但是现有的磁编码器存在分辨率不高的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种磁编码器的编码方法和磁编码器，能有效地提高模拟量波形的稳定性，从而利用软硬件插值算法提高编码器的分辨率和数据输出速度。第一方面，本专利技术实施例提供了一种磁编码器的编码方法，由磁编码器中的磁阻转换芯片执行，所述方法包括：根据磁刻度条的旋转角度的正弦信号和余弦信号，确定旋转角度所属的目标子象限区间；其中，磁刻度条的旋转角度是磁刻度条相对于磁感应芯片的旋转角度；根据所述目标子象限区间与第一子象限区间或者第二子象限区间之间的映射关系，以及第一子象限区间的磁刻度细分值或者第二子象限区间的磁刻度细分值，确定目标子象限区间的磁刻度条细分值，其中，细分值为对磁刻度的细分次数；根据所述目标子象限区间的磁刻度条细分值确定目标子象限区间的编码间隔；采用目标子象限区间的编码间隔进行编码，输出编码信号。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种磁编码器，包括磁阻转换芯片，所述磁阻转换芯片包括：目标子象限区间确定模块，用于根据磁刻度条的旋转角度的正弦信号和余弦信号，确定旋转角度所属的目标子象限区间；其中，磁刻度条的旋转角度是磁刻度条相对于磁感应芯片的旋转角度；目标子象限区间细分值确定模块，用于根据所述目标子象限区间与第一子象限区间或者第二子象限区间之间的映射关系，以及第一子象限区间的磁刻度细分值或者第二子象限区间的磁刻度细分值，确定目标子象限区间的磁刻度条细分值，其中，细分值为对磁刻度的细分次数；编码间隔确定模块，用于根据所述目标子象限区间的磁刻度条细分值确定目标子象限区间的编码间隔；编码模块，用于采用目标子象限区间的编码间隔进行编码。本专利技术实施例使用正切函数法对磁刻度条的磁刻度进行细分，通过将2π的信号周期划分为8个子象限区间，基于确定好的第一子象限区间和第二子象限区间对于磁刻度的细分算法，以及其他各个子象限区间与第一子象限区间和第二子象限区间的对应关系，可以确定出其他各个子象限区间对于磁刻度的细分算法，进而得到目标子象限区间磁刻度的细分值，将各个子象限区间的磁刻度的细分值作为对当前磁刻度编码的采样率，最终得到磁编码器的编码信号并输出该编码信号。本专利技术实施例通过内插芯片运行高精度的内插算法对刻录好的磁刻度进行更加细化的读取，使得MR磁阻芯片按照更高的细分值来读取磁刻度，也就是对磁刻度条的位移进行了更细致的划分，因而提高了编码器分辨率和编码精度。附图说明图1是本专利技术实施例一中的一种磁编码器的编码方法流程图；图2是本专利技术实施例二中的一种磁编码器的编码方法流程图；图3是本专利技术实施例三中的一种磁编码器的编码方法流程图；图4是本专利技术实施例四中的一种磁编码器的编码方法流程图；图5是本专利技术实施例五中的一种磁编码器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种磁编码器的编码方法流程图，该方法可以由磁编码器来执行，具体地，可以由磁编码器中的磁阻转换芯片来执行，如图1所示，该方法具体包括以下步骤：S110、根据磁刻度条的旋转角度的正弦信号和余弦信号，确定旋转角度所属的目标子象限区间；其中，磁刻度条的旋转角度是磁刻度条相对于磁感应芯片的旋转角度。其中，磁刻度条的旋转角度的正弦信号与余弦信号是通过MR磁感应芯片得到。目标子象限区间是指磁刻度条在当前的信号周期中，旋转角度所属的象限区间。当磁刻度条为直线型磁条时，旋转角度是指磁条与MR磁感应芯片中心点的相对位移量；当磁刻度条为磁转子时，旋转角度是指磁转子(磁环)与MR磁感应芯片中心点的相对角度。当磁刻度条相对于磁感应芯片产生位移时，便会产生周期性变化的旋转角度。S120、根据所述目标子象限区间与第一子象限区间或者第二子象限区间之间的映射关系，以及第一子象限区间的磁刻度细分值或者第二子象限区间的磁刻度细分值，确定目标子象限区间的磁刻度条细分值，其中，细分值为对磁刻度的细分次数。本专利技术实施例通过构造正切函数的方法对磁刻度条的位移进行细分，其中，正切函数通过所获取的正弦信号与余弦信号来确定。通过构造正切函数方法对磁刻度条的位移进行细分的核心是利用判别象限和查表实现细分。将该旋转角度记为θ，不管是磁转子式还是直线磁条式编码器，θ角均是一个周期性变化的角度。由于正切函数tanθ是一个多值函数，而细分是针对一个信号周期进行的，因而需要在0～2π的相角范围内把细分值处理成单值函数。且由于θ在处，tanθ＝Asinθ/Acosθ变化极大，当时，tanθ趋近于无穷大无法计算，所以将第一象限再分成两部分：和从而将2π的周期按照的相位间隔划分了8个子象限区间，每个子象限区间的循环周期为这样将一个信号周期等间隔划分为8个子象限区间，因为循环周期是因而，目标子象限区间与第一子象限区间和第二子象限区间的映射关系如下：第三子象限区间、第五子象限区间和第七子象限区间，按照第一子象限区间的细分算法进行幅值细分；第四子象限区间、第六子象限区间和第八子象限区间，按照第二子象限区间的细分算法进行幅值细分。通过这样的对应关系，便可以将其他子象限区间对于磁刻度条的细分值的算法映射到第一子象限区间或者第二子象限区间，而第一子象限区间和第二子象限区间的细分值是按照设定的细分公式确定好的，从而根据第一子象限区间和第二子象限区间对于磁刻度条的细分值的算法便可以得到目标子象限区间的磁刻度条的细分算法，进而确定出目标子象限区间的磁刻度条细分值。细分值是指对于磁刻度的细分次数，磁刻度是预先按照一定的间隔通过烙磁的方法刻录在磁刻度条上的。而细分就是对预先刻录的磁刻度按照更精细的间隔进行读取。例如，磁刻度条上预先刻录的磁刻度为2mm，磁刻度的总数量为28＝256，即相邻的两个磁刻度的间隔是2mm，磁刻度条上总共有256个磁刻度，此时磁编码器的分辨率为256；细分就是对2mm的磁刻度间隔进行更精细的读取，例如，本实施例中，因为将2π的信号周期划分为了8个子象限区间，因而可以实现按照210的细分精度进行读取，则细分值就是210＝1024。相应地，经过细分后，编码器的分辨率为28*210＝218＝262144，即相当于读取了262144个磁刻度，显然，磁编码器的分辨率得以大大提高。S130、根据所述目标子象限区间的磁刻度条细分值确定对当前磁刻度的编码间隔，并生成对应于当前磁刻度的编码信号。其中，编码间隔是指编码器进行编码的时间间隔。例如，编码器按照高低电平的方式进行编码，其中，1代表高电平，0代表低电平，则编码间隔即为高低电平之间的时间间隔，即相邻的信号1与信号0的时间间隔。在得到了目标子象限区间的细分值后，即确定了对于当前磁刻度的细分值，也就是确定了对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁编码器的编码方法，其特征在于，由磁编码器中的磁阻转换芯片执行，所述方法包括：根据磁刻度条的旋转角度的正弦信号和余弦信号，确定旋转角度所属的目标子象限区间；其中，磁刻度条的旋转角度是磁刻度条相对于磁感应芯片的旋转角度；根据所述目标子象限区间与第一子象限区间或者第二子象限区间之间的映射关系，以及第一子象限区间的磁刻度细分值或者第二子象限区间的磁刻度细分值，确定目标子象限区间的磁刻度条细分值，其中，细分值为对磁刻度的细分次数；根据所述目标子象限区间的磁刻度条细分值确定对当前磁刻度的编码间隔，并生成对应于当前磁刻度的编码信号。

【技术特征摘要】
1.一种磁编码器的编码方法，其特征在于，由磁编码器中的磁阻转换芯片执行，所述方法包括：根据磁刻度条的旋转角度的正弦信号和余弦信号，确定旋转角度所属的目标子象限区间；其中，磁刻度条的旋转角度是磁刻度条相对于磁感应芯片的旋转角度；根据所述目标子象限区间与第一子象限区间或者第二子象限区间之间的映射关系，以及第一子象限区间的磁刻度细分值或者第二子象限区间的磁刻度细分值，确定目标子象限区间的磁刻度条细分值，其中，细分值为对磁刻度的细分次数；根据所述目标子象限区间的磁刻度条细分值确定对当前磁刻度的编码间隔，并生成对应于当前磁刻度的编码信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定旋转角度所属的目标子象限区间之前，还包括对所述正弦信号和余弦信号进行整形处理，所述整形处理具体包括：以所述正弦信号和余弦信号中的一个信号为基准信号，使用放大电路对所述正弦信号和余弦信号中的另一个信号进行幅度补偿，使得所述正弦信号和余弦信号的幅度峰值相同；将经过放大处理后的正弦信号或余弦信号通过阻容比较电路进行移相处理，使得所述正弦信号与余弦信号的相位差为将经过移相处理后的正弦信号和/或余弦信号进行抗干扰电平抑制，得到整形后的正弦信号和整形后的余弦信号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据磁刻度条的旋转角度的正弦信号和余弦信号，确定旋转角度所属的目标子象限区间，包括：通过判相电路得到整形后的正弦信号和整形后的余弦信号的极性；通过比较电路得到所述整形后的正弦信号的幅值和整形后的余弦信号的幅度关系；根据整形后的正弦信号的极性、整形后的余弦信号的极性以及整形后的正弦信号与余弦信号的幅度关系，确定旋转角度所属的目标子象限区间。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述目标子象限区间与第一子象限区间或者第二子象限区间之间的映射关系，以及第一子象限区间的磁刻度细分值或者第二子象限区间的磁刻度细分值，确定目标子象限区间的磁刻度条细分值，包括：根据整形后的正弦信号的幅值与整形后的余弦信号的幅值确定第三信号，其中，若整形后的正弦信号的幅值大于所述整形后的余弦信号的幅值，则所述第三信号为所述整形后的余弦信号与所述整形后的正弦信号的比值的绝对值；否则，所述第三信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：上海可驷自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31