磁编码器及其环路采样方法技术

本发明专利技术涉及一种磁编码器，包括磁铁产生磁场；磁性传感器将磁场转化为正余弦信号；第一级放大电路将正余弦信号进行放大得到第一信号；减法器将第一信号和第二信号作差得到其差值输出；第二级放大电路将差值进行放大；微控制单元包括ADC模数转换器、运算单元和DAC数模转换器，ADC模数转换器对差值进行采样，将差值加上上一周期DAC数模转换器的输出值，得到高分辨率采样结果，并通过移位得到DAC数模转换器的输出值。本发明专利技术在不增加成本的情况下利用低分辨率模数转换器实现高分辨率模数转换器，大大提升信号处理精度及分辨率，同时减小模数转换器采样过程的额外噪声，提升磁编码器的分辨率和精度。辨率和精度。辨率和精度。

【技术实现步骤摘要】
磁编码器及其环路采样方法


[0001]本专利技术涉及电机编码器
，尤其是指一种磁编码器及其环路采样方法。

技术介绍

[0002]编码器是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。
[0003]编码器的最重要指标主要取决于原始信号及分辨率以及信号采样的分辨率，现有技术的磁编码器的结构如图1所示，其包括磁铁、AMR传感器(磁性传感器)、硬件放大电路和MCU(微控制单元)，磁铁用于提供磁场信号，磁场信号作用于AMR传感器，AMR传感器用于将磁铁角度θ的0～360度转化为正余弦信号，经由AMR传感器输出的正余弦信号经过硬件放大电路放大后直接进入MCU中进行信号解算，由于编码器上采样AD多为12～16位，这就导致磁编码器分辨率不足，限制了编码器位数的提升，而16位以上的高速高精度AD价格过于昂贵，大大降低了产品性价比，而且模数转换器采样存在额外噪声。
[0004]因此，迫切需要提供一种低成本磁编码器，从而能够大大提升信号处理精度及分辨率。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术存在的问题，提出一种磁编码器及其环路采样方法，其在不增加成本的情况下利用低分辨率模数转换器实现高分辨率的模数转换器，大大提升信号处理精度及分辨率，同时减小模数转换器采样过程的额外噪声，从而提升磁编码器的分辨率和精度。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种磁编码器，包括：
[0007]磁铁，其用于产生磁场；
[0008]磁性传感器，其用于将磁场转化为正余弦信号；
[0009]第一级放大电路，其用于将正余弦信号进行放大得到第一信号；
[0010]减法器，其用于将输入的第一信号和第二信号作差得到其差值并输出；
[0011]第二级放大电路，将减法器输出的差值进行放大；
[0012]微控制单元，其包括ADC模数转换器、运算单元和DAC数模转换器，所述ADC模数转换器用于对差值进行采样，将差值加上上一周期DAC数模转换器的输出值，得到高分辨率采样结果，并通过移位得到DAC数模转换器的输出值。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述第二信号为ADC模数转换器的采样结果加上上一周期DAC数模转换器的输出值并通过移位得到的DAC数模转换器的输出值。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，减法器将第一信号与第二信号作差，得到差值β＝SIN
‑
DA，其中SIN表示第一信号，DA表示第二信号。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，差值β经过第二级放大电路进行放大，得到Nβ＝(SIN
‑
DA)*N，其中N表示放大倍数。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，第一信号与第二信号的差值经放大后输入至微控制单元的ADC模数转换器，经过ADC模数转换器转换后，得到的输出值为引入量化误差后的值(SIN
‑
DA)*N+Δб，其中Δб表示量化误差。
[0017]此外，本专利技术还提供一种如上述所述的磁编码器的环路采样方法，包括以下步骤：
[0018]磁铁产生磁场，磁场作用于磁性传感器，磁性传感器将磁场转化为正余弦信号；
[0019]正余弦信号经过第一级放大电路放大后得到第一信号，第一信号与第二信号进入减法器，将第一信号与第二信号作差得到其差值并输出；
[0020]第一信号与第二信号的差值通过第二级放大电路放大后进入微控制单元，微控制单元的ADC模数转换器对差值进行采样，将差值加上上一周期DAC数模转换器的输出，得到高分辨率采样结果，并通过移位得到DAC数模转换器的输出值。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述第二信号为ADC模数转换器的采样结果加上上一周期DAC数模转换器的输出值并通过移位得到的DAC数模转换器的输出值。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，减法器将第一信号与第二信号作差，得到差值β＝SIN
‑
DA，其中SIN表示第一信号，DA表示第二信号。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，差值β经过第二级放大电路进行放大，得到Nβ＝(SIN
‑
DA)*N，其中N表示放大倍数。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，第一信号与第二信号的差值经放大后输入至微控制单元的ADC模数转换器，经过ADC模数转换器转换后，得到的输出值为引入量化误差后的值(SIN
‑
DA)*N+Δб，其中Δб表示量化误差。
[0025]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0026]本专利技术提出的一种磁编码器及其环路采样方法，其使用低分辨率ADC模数转换器实现高分辨率ADC模数转换器，能够大大提升信号处理精度及分辨率，同时减小模数转换器采样过程的额外噪声，从而实现高分辨率的磁编码器。
附图说明
[0027]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
[0028]图1为现有技术磁编码器的结构示意图。
[0029]图2为本专利技术所提供的一种磁编码器的结构示意图。
[0030]图3为本专利技术所提供的减法器与第二级放大电路的电路原理示意图。
[0031]图4为本专利技术所提供的正余弦信号示意图。
[0032]图5为本专利技术所提供的一种磁编码器的环路采样方法的流程示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以
更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0034]请参考图2所示，本专利技术实施例所提供的一种磁编码器，包括磁铁、磁性传感器、第一级放大电路、减法器和微控制单元，其中：
[0035]磁铁，其用于产生磁场；
[0036]磁性传感器，其用于将磁场转化为正余弦信号；
[0037]第一级放大电路，其用于将正余弦信号进行放大得到第一信号；
[0038]减法器，其用于将输入的第一信号和第二信号作差得到其差值并输出；
[0039]第二级放大电路，将减法器输出的差值进行放大；
[0040]微控制单元，其包括ADC模数转换器、运算单元和DAC数模转换器，所述ADC模数转换器用于对差值进行采样，将差值加上上一周期DAC数模转换器的输出值，得到高分辨率采样结果，并通过移位得到DAC数模转换器的输出值。
[0041]在本专利技术实施例公开的一种磁编码器中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁编码器，其特征在于，包括：磁铁，其用于产生磁场；磁性传感器，其用于将磁场转化为正余弦信号；第一级放大电路，其用于将正余弦信号进行放大得到第一信号；减法器，其用于将输入的第一信号和第二信号作差得到其差值并输出；第二级放大电路，将减法器输出的差值进行放大；微控制单元，其包括ADC模数转换器、运算单元和DAC数模转换器，所述ADC模数转换器用于对差值进行采样，将差值加上上一周期DAC数模转换器的输出值，得到高分辨率采样结果，并通过移位得到DAC数模转换器的输出值。2.如权利要求1所述的一种磁编码器，其特征在于：所述第二信号为ADC模数转换器的采样结果加上上一周期DAC数模转换器的输出值并通过移位得到的DAC数模转换器的输出值。3.如权利要求1或2所述的一种磁编码器，其特征在于：减法器将第一信号与第二信号作差，得到差值β＝SIN
‑
DA，其中SIN表示第一信号，DA表示第二信号。4.如权利要求3所述的一种磁编码器，其特征在于：差值β经过第二级放大电路进行放大，得到Nβ＝(SIN
‑
DA)*N，其中N表示放大倍数。5.如权利要求4所述的一种磁编码器，其特征在于：第一信号与第二信号的差值经放大后输入至微控制单元的ADC模数转换器，经过ADC模数转换器转换后，得到的输出值为引入量化误差后的值(SIN
‑
DA)*N+Δб，其中Δб表示量化误差。6.一种如权利要求1
‑
5任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：高森，
申请(专利权)人：北京欣仕捷智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：