一种360度磁角度检测方法及系统技术方案

本发明专利技术属于磁阻角度传感器技术领域，具体涉及一种360度磁角度检测方法及系统。本发明专利技术的方法主要包括：设置各向异性磁阻传感器检测0～180

【技术实现步骤摘要】
一种360度磁角度检测方法及系统


[0001]本专利技术属于磁阻角度传感器
，具体涉及一种360度磁角度检测方法及系统。

技术介绍

[0002]随着自动控制水平的不断提高，作为自动控制系统的重要元件，角度传感器得到了迅速的发展。磁阻角度传感器的工作原理是将被测物体的磁场角度变化转换为电信号，通过对电信号的分析来测量磁场的旋转角度，其具有适合恶劣环境、高精度、低功耗、低成本和测量精度不受机械公差影响等优点。
[0003]磁阻角度传感器大致可以按照磁电阻效应的类型分为：AMR传感器、GMR传感器以及TMR传感器等。其中GMR传感器是目前市场的主流，TMR传感器拥有更好的灵敏度和线性度，而AMR传感器问世最早且凭借其较高的灵敏度和较低的成本有着非常广阔的市场前景。AMR受磁场方向影响很大，如果将磁场方向和角度进行某种结构的关联，那么根据此原理来测量角度相对于其他类型的传感器而言更为便捷。
[0004]AMR用于检测磁场角度时，其电阻值大小将随着外界磁场的变化而发生改变。当没有外加磁场时，磁化方向和电流方向平行，此时电阻值最大；当外加磁场垂直于电流方向时，电阻值最小。同时受薄膜性质的影响AMR材料无法区分南北磁极，夹角具有平方关系，因此电阻值的变化周期减半。这也意味着AMR的角度检测范围最大只有180
°
，从而无法满足许多工业应用中要求的360
°
检测范围。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提出一种利用AMR和垂直霍尔传感器完成360度范围内的检测的磁角度检测方法与系统。
[0006]本专利技术的技术方案为：
[0007]一种360度磁角度检测方法，包括：
[0008]设置各向异性磁阻传感器检测0～180
°
内的磁角度；
[0009]设置第一垂直霍尔传感器感应磁场在第一方向的分量；
[0010]设置第二垂直霍尔传感器感应磁场在第二方向的分量；
[0011]所述第一方向和第二方向的关系是：第一方向和第二方向均平行于同一参考面，且第一方向和第二方向之间的夹角为θ
°
，0＜θ≤90；
[0012]结合各向异性磁阻传感器、第一垂直霍尔传感器及第二垂直霍尔传感器的输出结果，获得360度范围内的磁角度检测结果。
[0013]进一步的，所述第一方向的0
°
和各向异性磁阻传感器中磁阻电桥的0
°
位置重合。
[0014]进一步的，结合各向异性磁阻传感器、第一垂直霍尔传感器及第二垂直霍尔传感器的输出结果，获得360度范围内的磁角度检测结果的具体方法是：定义各向异性磁阻传感器检测出的磁角度为n
°
，0≤n＜180，在0～360
°
范围内实际被检测的磁角度为n
°
或(n+
180)
°
；根据n的值以及所述第一垂直霍尔传感器或第二垂直霍尔传感器的输出结果，确定被检测磁角度是n
°
或是(n+180)
°
。
[0015]进一步的，根据n的值以及所述第一垂直霍尔传感器或第二垂直霍尔传感器进行磁角度判断的具体方法为：
[0016]定义参数α，0＜α＜θ，设定三个区间分别为[0,α)、[α,90+α)、[90+α,180)，根据n的值判定其所处区间再进行以下判断：
[0017]当n位于[0,α)区间时，根据所述第一垂直霍尔传感器进行判断，若第一垂直霍尔传感器翻转，则被检测的磁角度为n
°
；若第一垂直霍尔传感器不翻转，则被检测的磁角度为(n+180)
°
；
[0018]当n位于[α,90+α)区间时，根据所述第二垂直霍尔传感器进行判断，若第二垂直霍尔传感器翻转，则被检测的磁角度为n
°
；若第二垂直霍尔传感器不翻转，则被检测的磁角度为(n+180)
°
；
[0019]当n位于[90+α,180)区间时，根据所述第一垂直霍尔传感器进行判断，若第一垂直霍尔传感器不翻转，则被检测的磁角度为n
°
；若第一垂直霍尔传感器翻转，则被检测的磁角度为(n+180)
°
；
[0020]所述第一垂直霍尔传感器和第二垂直霍尔传感器是否翻转的判定方式是：根据第一垂直霍尔传感器和第二垂直霍尔传感器输出的两路余弦信号进行过零判断，若大于0则垂直霍尔传感器翻转；反之，不翻转。
[0021]本专利技术还提出了一种360度磁角度检测系统，包括各向异性磁阻传感器、第一垂直霍尔传感器、第二垂直霍尔传感器、信号调理电路和角度计算单元；
[0022]所述各向异性磁阻传感器用于通过感知外界磁场的变化检测0～180
°
内的磁角度；
[0023]所述第一垂直霍尔传感器用于感应磁场在第一方向的分量；
[0024]所述第二垂直霍尔传感器用于感应磁场在第二方向的分量；所述
[0025]所述信号调理电路的输入与各向异性磁阻传感器的输出连接，信号调理电路用于对各向异性磁阻传感器的输出信号进行放大处理和模数转换；
[0026]所述角度计算单元的输入分别与信号调理电路的输出、第一垂直霍尔传感器的输出和第二垂直霍尔传感器的输出连接，角度计算单元用于结合各向异性磁阻传感器、第一垂直霍尔传感器及第二垂直霍尔传感器的输出结果，计算得出360度范围内的磁角度检测结果。
[0027]进一步的，所述第一方向的0
°
和各向异性磁阻传感器中磁阻电桥的0
°
位置重合。
[0028]进一步的，所述信号调理电路包括可编程仪表放大器和模数转换器，可编程仪表放大器的输入与各向异性磁阻传感器的输出连接，可编程仪表放大器用于实现对各向异性磁阻传感器输出信号的放大，模数转换器的输入与可编程仪表放大器的输出连接，模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号。
[0029]进一步的，所述角度计算单元用于对角度值进行求解，具体为利用各向异性磁阻传感器的检测信号由反三角函数进行角度求解得到磁角度为n
°
，0≤n＜180，在0～360
°
范围内实际被检测的磁角度为n
°
或(n+180)
°
；根据n的值以及所述第一垂直霍尔传感器或第二垂直霍尔传感器的输出结果，确定被检测磁角度是n
°
或是(n+180)
°
。
[0030]进一步的，所述角度计算单元确定被检测磁角度是n
°
或是(n+180)
°
的方法是，定义参数α，0＜α＜θ，设定三个区间分别为[0,α)、[α,90+α)、[90+α,180)，根据n的值判定其所处区间，再结合所述第一垂直霍尔传感器或第二垂直霍尔传感器的输出结果，确定被检测磁角度是n
°
或是(n+180)
°...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种360度磁角度检测方法，其特征在于，包括：设置各向异性磁阻传感器检测0～180
°
内的磁角度；设置第一垂直霍尔传感器感应磁场在第一方向的分量；设置第二垂直霍尔传感器感应磁场在第二方向的分量；所述第一方向和第二方向的关系是：第一方向和第二方向均平行于同一参考面，且第一方向和第二方向之间的夹角为θ
°
，0＜θ≤90；结合各向异性磁阻传感器、第一垂直霍尔传感器及第二垂直霍尔传感器的输出结果，获得360度范围内的磁角度检测结果。2.根据权利要求1所述的一种360度磁角度检测方法，其特征在于：所述第一方向的0
°
和各向异性磁阻传感器中磁阻电桥的0
°
位置重合。3.根据权利要求1所述的一种360度磁角度检测方法，其特征在于：结合各向异性磁阻传感器、第一垂直霍尔传感器及第二垂直霍尔传感器的输出结果，获得360度范围内的磁角度检测结果的具体方法是：定义各向异性磁阻传感器检测出的磁角度为n
°
，0≤n＜180，在0～360
°
范围内实际被检测的磁角度为n
°
或(n+180)
°
；根据n的值以及所述第一垂直霍尔传感器或第二垂直霍尔传感器的输出结果，确定被检测磁角度是n
°
或是(n+180)
°
。4.根据权利要求3所述的一种360度磁角度检测方法，其特征在于：根据n的值以及所述第一垂直霍尔传感器或第二垂直霍尔传感器进行磁角度判断的具体方法为：定义参数α，0＜α＜θ，设定三个区间分别为[0,α)、[α,90+α)、[90+α,180)，根据n的值判定其所处区间再进行以下判断：当n位于[0,α)区间时，根据所述第一垂直霍尔传感器进行判断，若第一垂直霍尔传感器翻转，则被检测的磁角度为n
°
；若第一垂直霍尔传感器不翻转，则被检测的磁角度为(n+180)
°
；当n位于[α,90+α)区间时，根据所述第二垂直霍尔传感器进行判断，若第二垂直霍尔传感器翻转，则被检测的磁角度为n
°
；若第二垂直霍尔传感器不翻转，则被检测的磁角度为(n+180)
°
；当n位于[90+α,180)区间时，根据所述第一垂直霍尔传感器进行判断，若第一垂直霍尔传感器不翻转，则被检测的磁角度为n
°
；若第一垂直霍尔传感器翻转，则被检测的磁角度为(n+180)
°
；所述第一垂直霍尔传感器和第二垂直霍尔传感器是否翻转的判定方式是：根据第一垂直霍尔传感器和第二垂直霍尔传感器输出的两路余弦信号进行过零判断，若大于0则垂直霍尔传感器翻转；反之，不翻转。5.一种360度磁角度检测系统，其特征在于，包括各向异性磁阻传感器、第一垂直霍尔传感器、第二垂直霍尔传感器、信号调理电路和角度计算单元；所述各向异性磁阻传感器用于通过感知外界磁场的变化检测0～180
°
内的磁角度；所述第一垂直霍尔传感器用于感应磁场在第一方向的分量；所述第二垂直霍尔传感器用于感应磁场在第二方向的分量；所述所述信号调理电路的输入与各向异性磁阻传感器的输出连接，信号调理电路用于对各
向异性磁阻传感器的输出信号进行放大处理和模数转...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仁辉，叶约汉，何生生，
申请(专利权)人：成都能海昇芯科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：