CN108088476A - 一种抑制干扰与温漂的霍尔信号采样磁电编码器 - Google Patents
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Abstract
一种抑制干扰与温漂的霍尔信号采样磁电编码器，它涉及传感器技术领域。本发明解决现有磁电编码结构复杂，成本高的问题的同时，抑制了双霍尔信号采样磁电编码器的干扰与温漂误差,并消除了磁电编码器角度延迟现象。本发明采用贴片磁钢，磁钢旋转产生变化的磁场信号，采用四颗相位依次相差90°的霍尔传感器焊接在磁电编码器码盘上对磁场信号采样，使得整体结构简单紧凑，对相对焊接的两颗霍尔信号使用差分放大器做差，得到两路差分信号，对两路差分信号进行反正切计算得到角度值，实现磁电编码器角度值的测量。
Description
技术领域
本发明涉及磁电编码器角度检测领域，属于传感器学科，具体涉及一种采用四颗霍尔传感器的磁电式编码器。
背景技术
CN205642281U批露了一种双霍尔信号采样磁电编码器，然而，这种设计存在以下问题和缺点：双霍尔信号采样磁电编码器由于霍尔信号的温度漂移特性以及工作环境中的干扰信号使其精度不高，推广应用受到限制。
目前双霍尔磁电编码器，其霍尔元件采集信号分别为：
因所用霍尔元件型号相同，故各霍尔元件干扰信号N及温度漂移量M均为一致的，然后对信号进行反正切计算得到角度值，即：
从而得以测出角度值，但有上述信号组成可知，双霍尔磁电编码器未考虑干扰信号N及温度漂移量M的影响，虽然能够得出角度值，但理论上仍然存在误差。此时的角度值由于干扰信号N及温度漂移量M的影响是不准确的。
此外，目前霍尔编码器的工作原理是将霍尔信号传递给编码器的控制计算单元，进行反正切计算，然后将计算的角度值存储，当编码器的控制计算单元接收到伺服控制***请求上传角度值的指令时，将存储的角度值传递给伺服电机的控制单元进而控制电机精确运动。上述过程导致了角度值上报的延迟，使的伺服***应用的角度值并不准确。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种抑制干扰与温漂的霍尔信号采样磁电编码器，其目的在于消除现有双霍尔信号采样磁电编码器因为温度漂移特性以及工作环境中的干扰信号使其精度不高的现象以及目前磁电编码器存在的角度延迟问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种抑制干扰与温漂的霍尔信号采样磁电编码器是这样实现的：本发明的一种抑制干扰与温漂的霍尔信号采样磁电编码器，包括编码器支撑架，编码器支撑架一端固接在电机法兰盘上，编码器支撑架另一端固接磁电编码器码盘，所述磁电编码器码盘上焊接四颗相位依次相差90°的霍尔传感器及差分放大器。用于采样接收处理磁场信号，电机转轴上固接磁钢，用于产生磁场信号。并将差分处理后的霍尔信号直接接入伺服控制***的处理单元。
所述磁电编码器码盘上固接四颗相位依次相差90°的霍尔传感器，分别记为霍尔传感器A1，霍尔传感器B1, 霍尔传感器A2, 霍尔传感器B2。并将其输出信号分别记为，，，。
本发明采用固接在电机转轴上的磁钢产生磁场信号，电机旋转令磁场发生变化，采用四颗霍尔传感器采样磁场信号，各路信号如下：
分别将与及与 接入差分放大器做差分运算得：
有上述推导可知，此时，理论上已经消除了干扰信号及温度漂移的影响，通过反正切计算得到角度值是相对准确的，本发明实现了测量精度的提高。
本发明采用固接在电机转轴上的磁钢产生磁场信号，电机旋转令磁场发生变化，采用四颗霍尔传感器采样磁场信号，将相对焊接的两颗霍尔信号接入差分放大器做差，得到两路差分信号，对两路差分信号进行反正切计算得到角度值，实现磁电编码器角度值的检测，提高了测量精度。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：所属的两路差分信号直接上报至伺服***处理单元，即实时上报两路信号，当伺服***需要角度值时实时对两路信号进行处理，以得到无延迟的角度值。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：所属的相对焊接的两颗霍尔通过高低温箱试验筛选，即试验获得在不同温度下的温度漂移量，将漂移量一致的霍尔元件配对使用。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：所属的霍尔元件是贴片式的。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：所属的霍尔元件是插件式的。
附图说明
以下结合附图对本发明做进一步详细描述。
附图1是本发明整体结构示意图；
附图2是本发明剖面图；
图中1 .电机，2 .磁钢，3 .编码器支撑架，4 .磁电编码器码盘，5 .霍尔传感器A1，6 .霍尔传感器B1，7 .霍尔传感器A2，8 .霍尔传感器B2，9 .差分放大器，1-1电机转轴，1-2电机法兰盘，3-1编码器支撑架一端，3-2编码器支撑架另一端。
具体实施方式
实施例1，参见附图1，2。
本发明的一种抑制干扰与温漂的霍尔信号采样磁电编码器，包括编码器支撑架3，编码器支撑架一端3-1固接在电机法兰盘1-2上，编码器支撑架另一端3-2固接磁电编码器码盘4，所述磁电编码器码盘4上焊接四颗相位依次相差90°的霍尔元件，分别为霍尔传感器A1，霍尔传感器B1, 霍尔传感器A2, 霍尔传感器B2及差分放大器器9用于采样接收处理磁场信号，电机转轴1-1上固接磁钢2，用于产生磁场信号。当电机1旋转时，带动磁钢2旋转，产生变化的磁场信号，固接在磁电编码器码盘4上相位依次相差90°的霍尔传感器A1，霍尔传感器B1, 霍尔传感器A2, 霍尔传感器B2,对磁场信号进行采样，得到四路信号分别为：，，，，分别将和以及和信号接入差分放大器9中做差，得到两路差分信号，，对两路差分信号采用反正切计算得到磁电编码器角度值。
实施例2，参见附图1，2。
其他同实施例1，不同的是将得到两路差分信号，直接上报至伺服控制***处理单元，当伺服***需要角度值时，实时对两路信号进行反正切计算得到无延迟的磁电编码器角度值。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
Claims (5)
1.一种抑制干扰与温漂的霍尔信号采样磁电编码器，包括编码器支撑架( 3 )，编码器支撑架一端(3-1)固接在电机法兰盘(1-2)上，编码器支撑架另一端(3-2)固接磁电编码器码盘( 4 )，电机转轴(1-1)上固接磁钢(2)，用于产生磁场信号，其特征在于：所述磁电编码器码盘( 4 )上焊接四颗相位依次相差90°的分别为霍尔传感器A1，霍尔传感器B1, 霍尔传感器A2, 霍尔传感器B2,用于采样接收磁场信号，所述磁电编码器焊接有差分放大器（9），所述差分放大器（9）对所述霍尔传感器A1与霍尔传感器A2信号做差分，所述差分放大器（9）对霍尔传感器A1与霍尔传感器A2信号做差分，对两路差分信号做反正切运算。
2.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于：将所属两路差分信号直接上报至伺服***处理单元。
3.根据权利要求2所述的编码器，其特征在于：所属的所述霍尔传感器A1与霍尔传感器A2通过高低温箱试验筛选，所属的所述霍尔传感器B1与霍尔传感器B2通过高低温箱试验筛选，将漂移量一致的霍尔元件配对使用。
4.根据权利要求3所述的编码器，其特征在于：所属的霍尔元件是贴片式的。
5.根据权利要求3所述的编码器，其特征在于：所属的霍尔元件是插件式的。
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