CN106289331A - 一种低温漂绝对值磁码盘及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低温漂绝对值磁码盘，包括平台、铜外壳、铜壳盖和主轴；所述主轴位于平台中轴处，可绕平台中轴旋转；所述铜外壳和铜壳盖通过螺钉连接在平台上；所述铜外壳远离中轴侧胶结有钢环；所述铜外壳靠近中轴侧胶结有电路板；所述电路板上焊装有微处理器、接插件和四个霍尔器件，所述四个霍尔器件均匀排布在电路板圆环上；所述主轴上粘接有磁环，所述磁环已经轴向预充磁；所述铜壳盖与铜外壳密封连接，所述铜外壳与磁环无接触。本发明提供的低温漂绝对值磁码盘信号处理部分简单，均放置在金属壳内部，能够节省空间，同时对环境温度急剧变化和温度不均匀分布不敏感。
Description
技术领域
本发明涉及磁电角度测量传感器技术领域，特别涉及一种低温漂绝对值磁码盘及其实现方法
背景技术
工业伺服、军事武器产品都可能在比较恶劣的环境使用，环境温度变化剧烈、温度空间分布不均匀，尤其是存有热辐射源或低温冷却源的情况下。在上述情况下，一般的轴角码盘由于磁场、电场随温度变化明显，导致角度输出漂移严重，因此需要一种能够适应恶劣温度环境的轴角码盘。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种低温漂绝对值磁码盘，包括平台、铜外壳、铜壳盖和主轴；所述主轴位于平台中轴处，可绕平台中轴旋转；所述铜外壳和铜壳盖通过螺钉连接在平台上；所述铜外壳远离中轴侧胶结有钢环，所述铜外壳靠近中轴侧胶结有电路板；所述电路板上焊装有微处理器、接插件和四个霍尔器件，所述四个霍尔器件均匀排布在电路板圆环上；所述主轴上粘接有磁环，所述磁环已经轴向预充磁；所述铜壳盖与铜外壳密封连接，所述铜外壳与磁环无接触。
本发明的另一个技术方案提供一种低温漂绝对值磁码盘的实现方法，包括以下步骤：
S1、磁环随主轴旋转，在安装于电路板的4个霍尔器件上产生相位差90°的正弦规律变化磁场，霍尔器件敏感磁场，输出模拟电压；
S2、电路板上微处理器将模拟电压和环境温度做模数转换，产生数字信号，按照温度值将霍尔电压值进行温度补偿，而后将相对霍尔器件电压数字值相减，得到2个相位差90°的电压数字值；
S3、电路板上微处理器将2个相位差90°的电压数字量相除，并进行反正切计算，得到初步角度，并根据角度误差表进行角度修正，得到最终角度输出。
本发明提供的低温漂绝对值磁码盘与现有技术相比，其优点和有益效果是：
1）信号处理部分简单，均放置在金属壳内部，能够节省空间；
2）对环境温度急剧变化和温度不均匀分布不敏感。
附图说明
下面结合附图对发明作进一步说明：
图1为本发明实施例提供的低温漂绝对值磁码盘的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的低温漂绝对值磁码盘的A-A截面示意图；
图3为本发明实施例提供的低温漂绝对值磁码盘的信号处理流程示意图；
图4为本发明实施例提供的低温漂绝对值磁码盘的霍尔器件与磁环布置示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的低温漂绝对值磁码盘作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，一种低温漂绝对值磁码盘，平台1上安装铜外壳2，钢环7胶结于铜外壳2 电路板3胶结于铜外壳2，电路板3焊装有微处理器3-1、接插件3-2、霍尔器件3-3，螺钉4将铜壳盖6和铜外壳2紧固于平台1，磁环8粘接于主轴5，主轴5带动磁环8旋转；铜壳盖6将铜外壳2密封，漏隙空间封胶，铜外壳2与磁环8无直接接触，磁环已经轴向预充磁。
本发明还提供一种低温漂绝对值磁码盘信号处理流程，包括：
第一步，磁环随主轴旋转，在安装于电路板的4个霍尔器件上产生相位差90°的正弦规律变化磁场，霍尔器件敏感磁场，输出模拟电压；
第二步，电路板上微处理器将模拟电压和环境温度做模数转换，产生数字信号，按照温度值将霍尔电压值进行温度补偿，而后将相对霍尔器件电压数字值相减，得到2个相位差90°的电压数字值；
第三步，电路板上微处理器将2个相位差90°的电压数字量相除，并进行反正切计算，得到初步角度，并根据角度误差表进行角度修正，得到最终角度输出。
所述低温漂绝对值磁码盘霍尔电压值温度补偿方法，包括：将霍尔温度漂移设为磁敏系数和零位输出的温度漂移，测试全温磁敏系数和零位输出随温度的变化规律，进行霍尔温度补偿时将霍尔电压值转化为0℃的电压值。
所述低温漂绝对值磁码盘计算角度值根据角度误差表进行角度修正，包括：将码盘主轴与另一高精度角传感器相连（比如光电码盘），测量码盘输出和高精度角传感器输出的差值，将差值记录下来，进行角度修正时将此误差加上。
所述低温漂绝对值磁码盘对环境温度变化不敏感：霍尔进行了温度修正；相对霍尔电压相减减去了零位输出，进行除法运算的时候，磁敏系数也被除去，温度在计算中理论上不起作用；码盘电路板均被金属外壳包围，有比较好的密封，内部与外部环境热传导缓慢，且利用金属壳优良的热传导性能，使得内部温度均匀分布。
在本实施例中，转轴为Ф8mm的钢轴；磁环内径Ф8mm，外径Ф12mm，轴向充磁剩磁1.2T；磁环与铜外壳间距0.5mm，与霍尔器件表面间距2mm；码盘外径Ф23mm，码盘法兰外径Ф26mm；微处理器采用TI公司的MSP430F5508，内部自带精度为1℃温度传感器，霍尔器件采用Allegro公司的A1392。经测试，经过温度补偿、输出误差修正后，在-40℃~85℃环境温度变化范围内码盘输出精度高于0.2°。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种低温漂绝对值磁码盘，其特征在于，包括平台、铜外壳、铜壳盖和主轴；所述主轴位于平台中轴处，可绕平台中轴旋转；所述铜外壳和铜壳盖通过螺钉连接在平台上；所述铜外壳远离中轴侧胶结有钢环，所述铜外壳靠近中轴侧胶结有电路板；
所述电路板上焊装有微处理器、接插件和四个霍尔器件，所述四个霍尔器件均匀排布在电路板圆环上；
所述主轴上粘接有磁环，所述磁环已经轴向预充磁；
所述铜壳盖与铜外壳密封连接，所述铜外壳与磁环无接触。
2.根据权利要求1所述的低温漂绝对值磁码盘，其特征在于，所述主轴与平台间为轴承连接或摩擦连接。
3.根据权利要求1所述的低温漂绝对值磁码盘，其特征在于，所述铜壳盖和铜外壳之间的漏隙空间封胶。
4.根据权利要求1所述的低温漂绝对值磁码盘，其特征在于，所述主轴为Ф8mm的钢轴。
5.根据权利要求4所述的低温漂绝对值磁码盘，其特征在于，所述磁环内径Ф8mm，外径Ф12mm，轴向预充磁剩磁1.2T。
6.根据权利要求5所述的低温漂绝对值磁码盘，其特征在于，所述磁环与铜外壳间距为0.5mm，与霍尔器件表面间距为2mm。
7.一种如权利要求1所述的低温漂绝对值磁码盘的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、磁环随主轴旋转，在安装于电路板的4个霍尔器件上产生相位差90°的正弦规律变化磁场，霍尔器件敏感磁场，输出模拟电压；
S2、电路板上微处理器将模拟电压和环境温度做模数转换，产生数字信号，按照温度值将霍尔电压值进行温度补偿，而后将相对霍尔器件电压数字值相减，得到2个相位差90°的电压数字值；
S3、电路板上微处理器将2个相位差90°的电压数字量相除，并进行反正切计算，得到初步角度，并根据角度误差表进行角度修正，得到最终角度输出。
8.根据权利要求7所述的低温漂绝对值磁码盘的实现方法，其特征在于，在所述步骤S3中，角度修正的方法为：
将码盘主轴与另一高精度角传感器相连，测量码盘输出和高精度角传感器输出的差值，将差值记录下来，进行角度修正时加上此误差。
9.根据权利要求8所述的低温漂绝对值磁码盘的实现方法，其特征在于，所述高精度角传感器为光电码盘。
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| CN109655650A (zh) * | 2017-10-12 | 2019-04-19 | 爱题埃克斯M2M株式会社 | 具有温度测量功能的霍尔传感器装置以及具有相同功能的电流传感器装置 |
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