本发明专利技术公开了微马达执行器驱动时绝对位置的动态检测装置及检测方法，涉及马达执行器技术领域，其技术方案要点是：上电极，由多个沿转子圆周方向等间距布置的第一突起电极组成，且去掉第一突起电极以形成缺齿区域；下电极，由多个沿定子圆周方向的预设角度范围内间隔布置的第二突起电极组成，第二突起电极与第一突起电极之间构成相对平板电容；位置检测模块，用于检测相对平板电容的电容信号，并将电容信号转化为电压信号后进行信号解析，以及依据特征信号与当前时刻的实时信号之间信号的极值点、实时信号的趋势点分析得到绝对转动角度。本发明专利技术即使在驱动速度变化的情况下依旧能够准确的识别出转子与定子之间的绝对转动角度，检测精确度高。检测精确度高。检测精确度高。
【技术实现步骤摘要】
微马达执行器驱动时绝对位置的动态检测装置及检测方法
[0001]本专利技术涉及马达执行器
，更具体地说，它涉及微马达执行器驱动时绝对位置的动态检测装置及检测方法。
技术介绍
[0002]通过内嵌传感器对执行器转动状态进行实时监测是微马达的一大研究重点。现有微马达的角度测量装置，一般在转子上设置电容阵列作为下电极，同时在定子上设置电容检测传感器作为上电极。当角度转动的时候，上电极与下电极之间的电容值会随之改变，通过计算可以建立起电容值与转动角度的相对关系。在实际的操作过程中，调节电容阵列结构与电路结构，使得输出电压与转动角度呈正弦分布，对检测到的电压信号进行处理就可以获得每个时刻的相对角度位置，为整个微马达提供反馈控制信号。
[0003]由于上电极与下电极之间的电容值在360度内完全呈周期性变化，导致以往微马达的角度测量都是基于执行器驱动时相对位置的动态检测，无法实现绝对位置的检测。为此，现有技术中公开了一种绝对位置的检测方法，通过将上电极中的电极结构以非对称结构沿圆周方向分布，以此在圆周方向形成多个敏感区，通过对不同敏感区所表征的特征信号进行识别，能够检测出定子与转子之间的大致绝对位置。
[0004]上述绝对位置的检测方法中特征信号与非对称结构沿圆周方向的宽度相关，通过识别特征信号随着时间变化的宽度来识别出对应的敏感区，这对执行器驱动时的驱动速度具有较高要求，一旦在位于敏感区时的驱动速度发生变化，在敏感区停留的时间则会发生改变，从而引起特征信号宽度的变化，存在较大的检测误差。因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的微马达执行器驱动时绝对位置的动态检测装置及检测方法是我们目前急需解决的问题。
技术实现思路
[0005]为解决现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供微马达执行器驱动时绝对位置的动态检测装置及检测方法，即使在驱动速度变化的情况下依旧能够准确的识别出转子与定子之间的绝对转动角度，检测精确度高。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]第一方面，提供了微马达执行器驱动时绝对位置的动态检测装置，包括：
[0008]上电极，由多个沿转子圆周方向等间距布置的第一突起电极组成，且去掉至少一个第一突起电极以形成缺齿区域；
[0009]下电极，由多个沿定子圆周方向的预设角度范围内间隔布置的第二突起电极组成，第二突起电极与第一突起电极之间构成相对平板电容；
[0010]位置检测模块，用于在执行器驱动时检测相对平板电容的电容信号，并将电容信号转化为电压信号后进行信号解析，以及依据解析得到的表示缺齿区域的特征信号与当前时刻的实时信号之间信号的极值点、实时信号的趋势点分析得到转子与定子之间的绝对转
动角度。
[0011]进一步的，所述第一突起电极与第二突起电极沿相应圆周方向的宽度相等，且相邻第一突起电极之间的间距角度与第一突起电极宽度所对应的角度相等。
[0012]进一步的，相邻所述第一突起电极之间的间隔角度与相邻所述第二突起电极之间的间隔角度呈差异性分布，以使得相对平板电容在执行器驱动时形成可进行180
°
差分检测的电容信号。
[0013]进一步的，多个所述第二突起电极分为第一电极和第二电极；
[0014]所述第一电极与第二电极交错分布；
[0015]邻近的两个第一电极之间的间隔角度为第二突起电极宽度所对应角度的5N倍，N为正整数；
[0016]相邻的第一电极与第二电极之间的间隔角度为第二突起电极宽度所对应角度的2N倍。
[0017]进一步的，所述预设角度范围为45
°‑
90
°
。
[0018]第二方面，提供了微马达执行器驱动时绝对位置的动态检测方法，该动态检测方法用于第一方面中所述的微马达执行器驱动时绝对位置的动态检测装置，包括以下步骤：
[0019]执行器驱动时检测相对平板电容的电容信号，并将电容信号转化为电压信号后进行信号解析，得到表示缺齿区域的特征信号以及当前时刻的实时信号；
[0020]识别特征信号与当前时刻的实时信号之间信号的极值点，并依据极值点数量确定极值点累积角度；
[0021]分析当前时刻的实时信号所对应的趋势点，并依据趋势点确定趋势点角度；
[0022]根据极值点累积角度和趋势点角度之和确定绝对转动角度。
[0023]进一步的，所述极值点累积角度的确定过程具体为：
[0024]从特征信号中选取一个校准标定点作为绝对零点；
[0025]统计分析绝对零点与实时信号之间波峰点和/或波谷点的数量；
[0026]波峰点和/或波谷点的数量与固定角度值之间的乘积计算得到极值点累积角度。
[0027]进一步的，固定角度值的大小由选取的波峰点、波谷点以及相邻第一突起电极的间距角度确定。
[0028]进一步的，所述趋势点角度的确定过程具体为：
[0029]采集实时信号所对应驱使点的采样值；
[0030]将采样值输入依据极值点所拟合的反正弦函数，得到趋势点角度。
[0031]进一步的，该动态检测方法还包括：
[0032]依据极值点的数量确定特征信号与实时信号之间的完整脉冲数，并结合特征信号与实时信号之间的时间信息确定执行器的驱动速度；
[0033]依据执行器的驱动速度匹配相应的惯性参数，并以惯性参数与执行器的驱动速度的乘积确定惯性角度；
[0034]以惯性角度与绝对转动角度之和确定执行器停止时的惯性停止角度。
[0035]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0036]1、本专利技术提出的微马达执行器驱动时绝对位置的动态检测装置，在周期性的正弦检测信号中出现了绝对缺齿位置的特征信号，可对特征信号进行算法解析辨识实现对缺齿
位置的判断，并结合特征信号与当前时刻的实时信号之间信号的极值点、实时信号的趋势点进行分析，即使在驱动速度变化的情况下依旧能够准确的识别出转子与定子之间的绝对转动角度，检测精确度高；
[0037]2、本专利技术上电极与下电极中的电极结构间距进行差异性设置，转子的缺齿位置在转动到定子下电极位置时会出现正弦信号的上下电平的偏移，并以差分检测方法对电容信号进行检测，依据极限点的幅值识别，利于特征信号的准确识别，同时能够有效抑制共模噪声；
[0038]3、本专利技术通过对驱动速度进行分析，并结合执行器自身的惯性参数计算出执行器在停止时的驱动惯性情况，同时结合绝对转动角度能够计算出执行器停止时的惯性停止角度，方便对微马达执行进行精准的反馈控制。
附图说明
[0039]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0040]图1是本专利技术实施例中上电极的分布示意图；
[0041]图2是本专利技术实施例中下电极的分布示意图；
[0042]图3是本专利技术实施例中连续转动下检测本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.微马达执行器驱动时绝对位置的动态检测装置，其特征是，包括：上电极，由多个沿转子(1)圆周方向等间距布置的第一突起电极(2)组成，且去掉至少一个第一突起电极(2)以形成缺齿区域(3)；下电极，由多个沿定子(4)圆周方向的预设角度范围内间隔布置的第二突起电极(5)组成，第二突起电极(5)与第一突起电极(2)之间构成相对平板电容；位置检测模块，用于在执行器驱动时检测相对平板电容的电容信号，并将电容信号转化为电压信号后进行信号解析，以及依据解析得到的表示缺齿区域(3)的特征信号与当前时刻的实时信号之间信号的极值点、实时信号的趋势点分析得到转子(1)与定子(4)之间的绝对转动角度。2.根据权利要求1所述的微马达执行器驱动时绝对位置的动态检测装置，其特征是，所述第一突起电极(2)与第二突起电极(5)沿相应圆周方向的宽度相等，且相邻第一突起电极(2)之间的间距角度与第一突起电极(2)宽度所对应的角度相等。3.根据权利要求1所述的微马达执行器驱动时绝对位置的动态检测装置，其特征是，相邻所述第一突起电极(2)之间的间隔角度与相邻所述第二突起电极(5)之间的间隔角度呈差异性分布，以使得相对平板电容在执行器驱动时形成可进行180
°
差分检测的电容信号。4.根据权利要求3所述的微马达执行器驱动时绝对位置的动态检测装置，其特征是，多个所述第二突起电极(5)分为第一电极和第二电极；所述第一电极与第二电极交错分布；邻近的两个第一电极之间的间隔角度为第二突起电极(5)宽度所对应角度的5N倍，N为正整数；相邻的第一电极与第二电极之间的间隔角度为第二突起电极(5)宽度所对应角度的2N倍。5.根据权利要求1所述的微马达执行器驱动时绝对位置的动态检测装置，其特征是，所述预设角度范围为45
°‑
90
°
。6.微马达执行...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨天宇，陈余，李小石，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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