一种绝对电角度的检测方法以及健身器材技术

本发明专利技术公开了一种绝对电角度的检测方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种绝对电角度的检测方法以及健身器材


[0001]本专利技术涉及绝对电角度检测领域，尤其是一种绝对电角度的检测方法以及健身器材
。

技术介绍

[0002]目前流行的健身器一般都采用铁块作为配重负载，如授权公告号为
CN204380069U
公开的一种负重拉力器的专利，其功能主要针对人的力量大小选择合适重量的配重块进行配重，但此结构主要以下缺点：使用不方便
、
功能单一；
[0003]因此在市场上又推出了一种新型的健身器材，如授权公告号为
CN202699935U
的一种以电机组合梁式荷重传感器的肌力锻炼控制装置的专利，该专利具体公开了朵式荷重传感器
、
电机
、
齿轮减速箱
、
连动机构和操作杆等的技术方案，其电机的结构为无刷电机或者直流电机，其工程过程是，电机端产生的转矩，经由该齿轮减速箱减速而放大扭力值后，再传递给驱动臂
、
朵式荷重传感器
、
前后侧板
、
连杆
、
曲柄
、
摇臂
,
而至操作杆；
[0004]尽管永磁无刷电机具有扭矩密度大
、
转动惯量大
、
力的转换效率高
、
噪音小等特点，以及无需变速传动机构直接输出可调力矩等优点，但其应用在力量训练的健身器材上，仍然面临一些现实问题，如无刷直流电动机的定子绕组按一定顺序换流时，由于各相绕组存在电感，会阻碍电流的瞬时变化，因此，每经过一个磁状态，绕组的电流从某一相切换到另一相时，会引起电磁转矩的脉动；传统无刷直流电机驱动器通常采用读取霍尔信号来判断电机转子所在扇区，以决定逆变桥臂的开关逻辑；上述方法存在电机转子检测精度低等问题，故无法很好对电磁转矩的脉动进行优化处理；且由于电机转子检测精度低，故无法很好的对电机转矩进行控制，从而降低力矩模拟的精准度，影响用户体验
。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种绝对电角度的检测，其通过绝对编码模块和增量编码模块的结合，获取更加精准的电机转子的绝对电角度；本专利技术还提供了一种健身器材
。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案来实现的：
[0007]一种绝对电角度的检测方法，包括以下步骤：
[0008]S1
，通过绝对编码模块对电机转子的位置进行检测；所述绝对编码模块在电机转子沿一个方向转动的情况下能够在每个电角度周期内根据电机转子位置依次产生
N
个绝对信号特征值，该
N
个绝对信号特征值将一个电角度周期划分为
N
个扇区；
[0009]通过增量编码模块对电机转子的位置进行检测，并产生增量信号；
[0010]S2
，主控模块与所述绝对编码器模块连接以获取所述绝对编码模块绝对信号特征值，并根据绝对信号特征值得到当前电机转子所处的扇区及对应的绝对电角度初始值
α
；
[0011]主控模块与所述增量模块连接以获取所述增量信号，并根据所述增量信号得到电机转子在当前扇区内的扇区增量电角度
β
；
[0012]S3
，主控模块根据所述绝对电角度初始值
α
和扇区增量电角度
β
得到绝对电角度
θ
：
[0013]θ
＝
α
+
β
。
[0014]采用上述方法，通过所述绝对编码模块对电机转子位置进行检测，以获取电机转子所在位置的绝对电角度区间，并通过所述增量编码模块对电机转子的位置进行检测，将所述绝对编码模块获取的绝对电角度区间进行细分，以获取更加精准的电机转子所在位置的绝对电角度；
[0015]上述方法，利用所述绝对编码模块和所述增量编码模块各自的优点；使得整体既能提供绝对位置，又具有较高的分辨率，实现对电机转子位置更加精准的定位
。
[0016]进一步地，所述步骤
S1
中，
[0017]所述增量编码模块在电机转子转过一个预定机械角度后会产生一个脉冲信号，所述脉冲信号形成为所述增量信号；
[0018]所述步骤
S2
中，所述扇区增量电角度
β
的获取包括：
[0019]S2A
，主控模块与所述增量模块连接以获取所述脉冲信号，并对脉冲信号进行计数，得到脉冲累计数
n
；且所述主控模块在每次所述绝对信号特征值发生改变时将所述脉冲累计数
n
清零；
[0020]S2B
，所述主控模块根据公式得到扇区增量电角度
β
：
[0021][0022]其中，
β
为扇区增量电角度，
n
为脉冲累计数，
p
为电机极对数；
d
为增量编码模块的分辨率
。
[0023]具体的，所述扇区增量电角度
β
计算公式推导如下：
[0024]通过增量编码模块的机械角度分辨率
d
，计算得到增量编码模块的电角度分辨率
d':
[0025][0026]进一步得增量编码模块在每个扇区力的电角度分辨率
d”:
[0027][0028]通过增量编码模块在每个扇区力的电角度分辨率
d”和每个扇区对应的电角度即可得到每个脉冲对应的电角度
e
：
[0029][0030]根据每个脉冲对应的电角度
e
和脉冲累计数
n
即可得到扇区增量电角度
β
：
[0031][0032]由于脉冲累计数
n
在每次所述绝对信号特征值发生改变时会被清零，故脉冲累计数
n
为进入一个扇区后的脉冲计数增量
。
[0033]进一步地，
N
个扇区分别为0°
到到到
……
，
[0034]到到
360
°
，每个扇区跨度为
[0035]所述信号特征值发生变化时，所述绝对电角度初始值
α
取值为所述信号特征值发生变化后对应扇区的边界值；即所述绝对电角度初始值
α
从0°
、
……
、
[0036]360
°
中取值，其中相邻两数之间差
[0037]进一步地，所述信号特征值发生变化时，所述绝对电角度初始值
α
取值为所述信号特征值发生变化前对应扇区与所述信号特征值发生变化后对应扇区共同的边界值；
[0038]例如当所述信号特征值发生变化前对应扇区0°
到所述信号特征值发生变化后对应扇本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种绝对电角度的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1
，通过绝对编码模块
(1)
对电机
(4)
转子的位置进行检测；所述绝对编码模块
(1)
在电机
(4)
转子沿一个方向转动的情况下能够在每个电角度周期内根据电机
(4)
转子位置依次产生
N
个绝对信号特征值，该
N
个绝对信号特征值将一个电角度周期划分为
N
个扇区；通过增量编码模块
(2)
对电机
(4)
转子的位置进行检测，并产生增量信号；
S2
，主控模块
(3)
与所述绝对编码器模块连接以获取所述绝对编码模块
(1)
绝对信号特征值，并根据绝对信号特征值得到当前电机
(4)
转子所处的扇区及对应的绝对电角度初始值
α
；主控模块
(3)
与所述增量模块连接以获取所述增量信号，并根据所述增量信号得到电机
(4)
转子在当前扇区内的扇区增量电角度
β
；
S3
，主控模块
(3)
根据所述绝对电角度初始值
α
和扇区增量电角度
β
得到绝对电角度
θ
：
θ
＝
α
+
β
。2.
根据权利要求1所述的绝对电角度的检测方法，其特征在于：所述步骤
S1
中，所述增量编码模块
(2)
在电机
(4)
转子转过一个预定机械角度后会产生一个脉冲信号，所述脉冲信号形成为所述增量信号；所述步骤
S2
中，所述扇区增量电角度
β
的获取包括：
S2A
，主控模块
(3)
与所述增量模块连接以获取所述脉冲信号，并对脉冲信号进行计数，得到脉冲累计数
n
；且所述主控模块
(3)
在每次所述绝对信号特征值发生改变时将所述脉冲累计数
n
清零；
S2B
，所述主控模块
(3)
根据公式得到扇区增量电角度
β
：其中，
β
为扇区增量电角度，
n
为脉冲累计数，
p
为电机
(4)
极对数；
d
为增量编码模块
(2)
的分辨率
。3.
根据权利要求1所述的绝对电角度的检测方法，其特征在于：
N
个扇区分别为0°
到到到到到
……
，到到到
360
°
，每个扇区跨度为所述信号特征值发生变化时，所述绝对电角度初始值
α
取值为所述信号特征值发生变化后对应扇区的边界值
。4.
根据权利要求3所述的绝对电角度的检测方法，其特征在于：所述信号特征值发生变化时，所述绝对电角度初始值
α
取值为所述信号特征值发生变化前对应扇区与所述信号特征值发生变化后对应扇区共同的边界值；扇区0°
到和扇区到
360
°
的共同边界值为0°
或
360
°
；且当所述信号特征值发...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶圣华，陈博，高婷婷，叶宏武，张涵，刘福国，
申请(专利权)人：浙江纺织服装职业技术学院，
类型：发明
国别省市：