本发明专利技术涉及一种位置传感装置及其方法，尤其是涉及一种磁性位置传感装置及其定位方法。本发明专利技术采用多个双向移位寄存器和三极管能连接大于组磁敏感元件且驱动能力足够；本发明专利技术既能接收磁敏感元件的数字信号也能接收其模拟信号，并采用位序列匹配方法定位，提高了感测精度，各段单片机采用并口方式输出数据提高了响应速度；主控电路通过段缓冲电路与段扫描电路连接，减小了长距离传输所引起的信号衰减和干扰；采用磁敏感元件的间距相等而永磁体阵列单元的宽度可以不相等的布阵设计，增加了编码的信息量，提高了确定起始位置感测精度，减少了所需永磁体数量，同时，能保证整个静尺感测精度的一致性并扩展了感测范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种位置传感装置及其方法，尤其是涉及一种磁性位置传 感装置及其定位方法。
技术介绍
在一个物体上安装具有永磁体阵列的动尺，在另一个物体上安装具有 磁敏元件阵列及电路的静尺，静尺接收动尺的磁场从而测量两物体相对位移的技术应用十分广泛，并已制成专用的集成电路如HLA32，该电路具有 32路霍尔元件阵列并采用单片机对霍尔元件的输出信号进行扫描，在长距 离情况下一般进行分段依次上电扫描，判断永磁体的位置。为了提高测试 精度，根据磁尺的启发，专利技术专利"位置编码式磁性位移传感器" (CN1309282A)引入了编码，该专利采用的永磁体阵列各单元宽度不相等， 其间距在±1/7 ±1/9之间变化，磁敏元件阵列中各元件之间的间距也不 相等，其间距在±1/11 ±1/13之间变化，磁敏感元件之间取出差分信号 序列，当永磁体阵列位于磁敏元件阵列不同位置时，取出的差分信号序列 不同，其数目由永磁体阵列单元与磁敏元件阵列单元的排列组合决定，因 此，该方法只能在有限长度内进行位置测量，在进行多段扩展时，相邻两 段接头位置的精度较低，由此降低了系统感测精度。技术专利"磁敏 同步数字位移传感器"(CN2544246Y)采用磁敏元件阵列和并串转换电路及 单片机，单片机对磁敏元件阵列的动作情况进行扫描并判断永磁体的位置。 技术专利"数字化接近传感器"(CN2615636Y)中，也采用永磁体阵列 和磁敏元件阵列，为了进行长距离测量，该专利也采用了分段依次上电扫描，判断永磁体的位置。但该专利中MCS51单片机通过4-16译码器直接驱 动16个霍尔元件上电，在驱动能力上是不可能实现的；采用4-16译码器 也限制了所能驱动的磁敏感元件的组数；另外，该技术专利不能接收 霍尔元件的模拟信号，也没有能够提高感测精度的信号处理方法，其串口 输出方式也使长距离测试时间过长。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术所存在的只能在有限长度内进行位置测 量，在进行多段扩展时，相邻两段接头位置的精度较低，由此降低了系统 感测精度等的技术问题；提供了一种采用位序列匹配方法定位，提高了感 测精度，同时，也可在保持精度不变的条件下减少磁敏感元件的数量，从 而节省成本的。本专利技术还有一目的是解决现有技术所存在的驱动能力上是不可能实现 直接驱动霍尔元件，采用译码器也限制了所能驱动的磁敏感元件的组数； 并且不能接收霍尔元件的模拟信号，也没有能够提高感测精度的信号处理 方法，其串口输出方式也使长距离测试时间过长等的技术问题；提供了一 种既能接收磁敏感元件的数字信号也能接收其模拟信号，提高了响应速度， 减小了长距离传输所引起的信号衰减和干扰，增加了编码的信息量从而提 高了确定起始位置感测精度，减少了所需永磁体数量，同时，能保证整个 静尺感测精度的一致性并扩展了感测范围的磁性位置传感装置及其定位方 法。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的 磁性位置传感装置，用于感测两个物体相对位置，它包括一个内部设有永磁体阵列的动尺， 一个能传感动尺磁场的静尺，静尺内部分别设置有磁敏元件阵列，主控电路以及至少一个段扫描电路、至少一个段接口电路以及至少一个段缓冲电路，其特征在于主控电路连接段缓冲电路，段缓 冲电路连接段扫描电路，段扫描电路连接段接口电路，段接口电路连接主 控电路。在上述的磁性位置传感装置，永磁体阵列和磁敏元件阵列的几何参数 满足关系式Di=mi*d+ 5或者，满足关系式Di=mi*d - S dM》--1式中，M为永磁体阵列单元数，Di为永磁体阵列中第i个阵列单元的 宽度，i=l、 2、..... 、 M， d为静尺内磁敏元件之间的间距，5为传感装置d的分辨率，nu为阵列单元宽度系数，m、 nu、 ^为大于零的整数。在上述的磁性位置传感装置，永磁体阵列中的阵列单元可以由极性交 错排列的两块永磁体和填充材料组成，也可以由一块永磁体和填充材料组成o在上述的磁性位置传感装置，永磁体阵列中的永磁块截面为矩形。 在上述的磁性位置传感装置，磁敏元件输出的可以是开关信号，也可 以是模拟信号。d 1 5>\M在上述的磁性位置传感装置，所述的段扫描电路它包括一个单片机， 单片机I/O 口线连接PNP三极管基极，PNP三极管集电极连接磁敏元件的电源端，磁敏元件的信号端连接FET开关电路，FET开关电路连接单片机。在上述的磁性位置传感装置，单片机通过双向移位寄存器连接PNP三 极管的基极。在上述的磁性位置传感装置，单片机的信号为PIC16F884。 一种用于上述磁性位置传感装置的定位方法，其特征在于a、 启动段扫描电路对磁敏元件阵列进行扫描。b、 探测到永磁体阵列信号后，段扫描单片机发送数据到主控电路单片 机，主控电路单片机将其拼接成接收信号序列。c、 主控单片机根据接收信号序列的第一字节确定永磁体阵列对应的起 始磁敏元件位置，并以该位置作为待求位置的整数部分。d、 主控单片机将接收信号序列依次与各参考信号序列作异或逻辑运 算，记录该运算结果中逻辑值为"1"的位的个数叫做匹配数。e、 匹配数最小的参考信号序列对应的位置形成位置数据的小数部分。在上述的磁性位置传感装置的定位方法，参考信号序列的个数等于或d者大于;-1，每个参考信号序列被赋予相应的位置信息，其中，d为静尺 内磁敏元件之间的间距，s为传感装置的分辨率。因此，本专利技术具有如下优点l.设计合理，结构简单，并且使用寿命 长，易于推广；2.采用位序列匹配方法定位，提高了感测精度，同时，也 可在保持精度不变的条件下减少磁敏感元件的数量，从而节省成本；3.既 能接收磁敏感元件的数字信号也能接收其模拟信号，提高了响应速度，减 小了长距离传输所引起的信号衰减和干扰，增加了编码的信息量从而提高8了确定起始位置感测精度，减少了所需永磁体数量，同时，能保证整个静 尺感测精度的一致性并扩展了感测范围。附图说明图1是本专利技术的一种主视结构示意图； 图2是图1中所采用的电路图； 图3是图1中所采用的段扫描电路图； 图4是图1中所采用的定位方法示意图； 图5是图1中所采用的定位方法流程图图6是本专利技术的另一种是实施例的一种主视结构示意图。 具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的 说明。图中，动尺l、，基体2、，永磁体阵列3、填充物4、静尺5、密封外 壳6、磁敏元件阵列7、主电路板8、缓冲电路板9、电路板连接线IO、扫 描电路ll、主控电路12、缓冲电路13、接插端口 14、段接口电路15、编 码电路16、主控单片机17、通讯接口 18、并行输出接口 19、段扫描单片 机20、 FET开关电路21、电阻排22、双向移位寄存器23、三极管24。实施例1:如图1，位置传感装置由动尺(1)、静尺(5)、密封外壳(6)和接插 端口 (14)组成。在一个物体上安装动尺(1)，在另一个物体上安装静尺(5)，静尺(5)内的磁敏元件阵列(7)接收动尺(1)内的永磁体阵列(3) 磁场信号，通过信号处理测出两物体的相对位移，其数据结果由接插端口(14)输出。永磁体阵列(3)安装在基体(2)上。主电路板(8)上焊接磁敏元件阵列(7)、段扫描电路(11)及主控电路(12)，缓冲电路板(9)上焊接缓冲电路(13)，各本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁性位置传感装置，用于感测两个物体相对位置，它包括一个内部设有永磁体阵列（３）的动尺（１），一个能传感动尺（１）磁场的静尺（５），静尺（５）内部分别设置有磁敏元件阵列（７），主控电路（１２）以及至少一个段扫描电路（１１）、至少一个段接口电路（１５）以及至少一个段缓冲电路（１３），其特征在于：主控电路（１２）连接段缓冲电路（１３），段缓冲电路（１３）连接段扫描电路（１１），段扫描电路（１１）连接段接口电路（１５），段接口电路（１５）连接主控电路（１２）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹大平，江漩，蒋顺平，张俊杰，刘斯，蒋昌忠，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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