一种两霍尔磁电编码器及其角度值温漂补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种两霍尔磁电编码器及其角度值温漂补偿方法，属于磁电编码器制造技术领域。编码器位于电机底部，霍尔元件正对着磁钢，由此利用霍尔元件对磁电模拟信号进行采集，两路霍尔信号经过模数转换解算出d‑q轴磁电信号。针对温度漂移问题本发明专利技术提出了一种两霍尔磁电编码器角度值温漂补偿方法，当电机持续工作引起环境温度升高时，霍尔传感器的磁感应系数增加，从而使霍尔传感器采集到的电压信号幅值高于校准状态下的电压幅值，从而使查角度值表无法得到准确的结果，这时对实际电压信号进行补偿，而后查表得到准确角度值。

【技术实现步骤摘要】
一种两霍尔磁电编码器及其角度值温漂补偿方法
本专利技术涉及一种两霍尔磁电编码器及其角度值温漂补偿方法，属于磁电编码器制造

技术介绍
磁电编码器是一种测量装置，其原理是采用磁阻或者霍尔元件对变化的磁性材料的角度或者位移值进行测量，磁性材料角度或者位移的变化会引起一定电阻或者电压的变化，通过放大电路对变化量进行放大，通过单片机处理后输出脉冲信号或者模拟量信号，达到测量的目的。磁电编码器具有抗振动、可靠性高的特点，尤其是在油污、灰尘等环境下，仍然能够保证高可靠性的工作，这种优良的特性令其在军工、航空航天领域得到广泛的应用。常用的测量角度的传统磁电编码器一般包括定子、转子、永久磁铁、霍尔传感器和信号处理板。永久磁铁粘接在转子上，霍尔传感器固定在信号处理板上。在单对极磁钢的作用下，编码器信号解算板上的2个霍尔元件上产生相位相差90°的电压信号，通过模数转换就可以转换为标准的数字量，最后进行角度的正切值计算便可以得到当前的角度值。温度特性是磁电传感器的重要性能指标之一，因此在实际工作环境中，环境温度的变化尤其是电子元器件长时间的工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两霍尔磁电编码器及其角度值温漂补偿方法，本方法应用于一种两霍尔磁电编码器，它由磁电编码器(1)、电机(2)、电机主轴前端(3)、螺钉(4)、电机主轴末端(5)五部分组成，所述的磁电编码器(1)通过六个螺钉(4)安装在电机(2)的末端；所述的磁电编码器(1)由信号解算板(1-1)、单对极霍尔a(1-2-1)、单对极霍尔b(1-2-2)、单对极磁钢(1-3)、编码器外壳(1-4)、螺钉孔(1-5)、编码器走线孔(1-6)七部分组成，单对极磁钢(1-3)胶接在电机主轴末端(5)上，信号解算板(1-1)胶接在编码器外壳(1-4)的底部，单对极霍尔a(1-2-1)和单对极霍尔b(1-2-2)采用...

【技术特征摘要】
1.一种两霍尔磁电编码器及其角度值温漂补偿方法，本方法应用于一种两霍尔磁电编码器，它由磁电编码器(1)、电机(2)、电机主轴前端(3)、螺钉(4)、电机主轴末端(5)五部分组成，所述的磁电编码器(1)通过六个螺钉(4)安装在电机(2)的末端；所述的磁电编码器(1)由信号解算板(1-1)、单对极霍尔a(1-2-1)、单对极霍尔b(1-2-2)、单对极磁钢(1-3)、编码器外壳(1-4)、螺钉孔(1-5)、编码器走线孔(1-6)七部分组成，单对极磁钢(1-3)胶接在电机主轴末端(5)上，信号解算板(1-1)胶接在编码器外壳(1-4)的底部，单对极霍尔a(1-2-1)和单对极霍尔b(1-2-2)采用焊锡焊接在信号解算板(1-1)上，编码器外壳通过螺钉(4)和螺钉孔(1-5)安装在电机(2)上；
其特征在于：所述方法的具体实现过程为：
步骤一、在恒温状态下，依据d-q霍尔采用反正切算法进行分区间制表：
磁电编码器采用环形的单对极磁钢作为电压信号的发生元件，单对极磁钢粘接在电机主轴末端上，当主轴转动时，单对极磁钢随着主轴转动并产生正弦磁场，单对极霍尔a和单对极霍尔b间隔90°采用焊锡焊接在信号解算板上，信号解算板粘接在编码器外壳的底端，霍尔元件的位置正对着磁钢，由此利用霍尔元件对磁电模拟信号进行采集，两路霍尔电压信号经过模数转换解算出d-q轴磁电信号；
单对极霍尔a和单对极霍尔b采集到两个相位相差90°的电压信号；
由于此时是在恒温状态下测量，所以横轴表示标准角度值θ0，记d0和q0分别为霍尔a和霍尔b采集到的电压幅值，下面采用反正切算法进行分区间制表：
将整个圆周划分为8个区间，每个小区间的角度范围在0°到45°之间，反正切值在0到1之间，可避免计算过程中由于反正切值出现正无穷及负无穷而造成的计算结果错误的情况，通过比较d-q轴霍尔电压信号的正负及其绝对值的大小，判断所处的角度区间并用相应的反正切公式计算出待测角度在所处区间中的相对角度θ′，当θ′不在区间范围0°到45°内时需要通过加减周期变换到0°到45°区间范围内，如式(1)所示，即
θ＝θ′±nT，其中T＝45°，n为整数(1)
当所用的反正切公式为时，角度θ加上所处区间的角度下限θi即可得到标准的实际角度θ0，如式(2)所示；
θ0＝θ+θl(2)
当所用的反正切公式为时，所处区间的角度上限θh减去角度值θ即可得到标准的实际角度θ0，如式(3)所示；
θ0＝θh―θ(3)
下面依据上述规则，详细计算8个区间角度：
区间1：当d轴信号为正，q轴信号为正，且满足|d0|>|q0|时，待测角度处于0～45°之间，待测角度在该区间内的角度θ可由求得，所处区间的角度下限θl＝0°，则待测角度的实际标准角度θ0＝θ+0°；
区间2：当d轴信号为正，q轴信号为正，且不满足|d0|>|q0|时，待测角度处于45～90°之间，待测角度在该区间内的角度θ可由求得，所处区间的角度上限θh＝90°，则待测角度的实际标准角度θ0＝90°―θ；
区间3：当d轴信号为负，q轴信号为正，且满足|d0|<|q0|时，待测角度处于90～135°之间，待测角度在该区间内的角度θ可由求得，所处区间的角度上限θh＝135°，则待测角度的实际标准角度θ0＝135°―θ；
区间4：当d轴信号为负，q轴信号为正，且不满足|d0|<|q0|时，待测角度处于135～180°之间，待测角度在该区间内的角度θ可由求得，所处区间的角度下限θl＝135°，则待测角度的实际标准角度θ0＝θ+135°；
区间5：当d轴信号为负，q轴信号为负，且满足|d0|>|q0|时，待测角度处于180～225°之间，待测角度在该区间内的角度θ可由求得，所处区间的角度下限θl＝180°，则待测角度的实际标准角度θ0＝θ+180°；
区间6：当d轴信号为负，q轴信号为负，且不满足|d0|>|q0|时，待测角度处于225～270°之间，待测角度在该区间内的角度θ可由求得，所处区间的角度上限θh＝270°，则待测角度的实际标准角度θ0＝270°―θ；
区间7：当d轴信号为正，q轴信号为负，且满足|d0|<|q0|时，待测角度处于270～315°之间，待测角度在该区间内的角度θ可由求得，所处区间的角度上限θh＝315°，则待测角度的实际标准角度θ0＝315°―θ；
区间8：当d轴信号为正，q轴信号为负，且不满足|d0|<|q0|时，待测角度处于315～360°之间，待测角度在该区间内的角度θ可由求得，所处区间的角度下限θl＝315°，则待测角度的实际标准角度θ0＝θ+315°；
根据上述分区间求角度值的方法就可以制出表格；
步骤二、正常工作条件下，利用d-q霍尔采集磁电信号：
温度特性是磁电传感器的重要性能指标之一，环境温度的变化尤其是电子元器件长时间的工作发热导致的温度升高将导致霍尔元件等磁敏传感器的磁感应系数发生变化，从而产生温度漂移造成测量误差，d-q轴电压信号产生温度漂移后可用式(4)进行描述：



式中va——霍尔a实际采集到的电压信号；
vb——霍尔b实际采集到的电压信号；
k——霍尔a，b的温漂系数；
可得温漂前后输出波形图；
电压信号出现温度漂移后，信号实际值vs和准确值v0之间存在偏差，用温度漂移后的实际电压信号vs进行查表一定会存在误差，采用信号vb作为基准进行角度查表，如当前时刻电压信号的幅值为b′，则由b′进行标准角度查表得到此刻的角度值为θ′，而实际角度值为θ，则存在误差Δθ＝θ―θ′，因此必须进行温漂的修正；
步骤三、利用温漂补偿算法对实际磁电信号进行补偿：
定义霍尔传感器的温漂系数k为：



式中vs——某角度实际工作状态下信号电压值；
v0——某角度标准状态下信号电压值；
定义温漂补偿系数为K，如果能够满足K＝1/k,则说明K就是实际霍尔电压信号的温漂补偿系数；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，吴岳，肖磊，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23