CN113050699A - 一种基于磁编码器的控制方法及装置 - Google Patents

一种基于磁编码器的控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供基于磁编码器的控制方法及装置，方法包括：步骤1、接收磁编码器输出的第一编码信号、第二编码信号；步骤2、确定所述磁编码器的转动角度θ大小；步骤3、确定所述磁编码器转动角度θ的旋转方向；步骤4、获取当前需调节的参数项；步骤5、根据所述磁编码器转动角度θ的大小和方向，调节所述参数项。本发明实现了对目标设备成本低可靠性高的控制。

Description

一种基于磁编码器的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及编码器技术领域，尤其涉及一种基于磁编码器的控制方法及装置。
背景技术
目前许多电子产品上面用来调节音量的旋钮多采用机械编码器，这种编码器机械结构较为复杂，使用寿命一般不长。目前也出现了一些电子产品采用光电编码器。光电编码器是以刻线码盘或计量光栅为核心部件的角位移测量传感器，由于使用光栅材料，决定了光电编码器无法适应苛刻的环境工作，在受到外界大冲击时，码盘容易碎裂，并且光栅加工工艺复杂，要求较高的装配和定位精度，而且感光器件的寿命有限，且高精度的光电编码器加工难度大，成本难以控制。
因此，现有技术有待进一步改进。
发明内容
本发明提供一种基于磁编码器的控制方法及装置，旨在解决现有技术中的缺陷，提供一种对目标设备成本低可靠性高的控制方法及装置。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
本发明一方面提供一种基于磁编码器的控制方法，包括：
步骤1、接收磁编码器输出的第一编码信号、第二编码信号；
步骤2、确定所述磁编码器的转动角度θ大小；
步骤3、确定所述磁编码器转动角度θ的旋转方向；
步骤4、获取当前需调节的参数项；
步骤5、根据所述磁编码器转动角度θ的大小和方向，调节所述参数项。
具体地，所述步骤2包括：
步骤201、获取第一编码信号电压极大值VX_MAX、电压极小值VX_MIN，第二编码信号电压极大值VY_MAX、电压极小值VY_MIN；
步骤202、计算第一编码信号的中间值VX_AVE、极差值VX_P，第二编码信号的中间值VY_AVE、极差值VY_PP；
步骤203、获取第一编码信号的当前电压VX，获取第二编码信号当前电压VY；
步骤204、计算第一编码信号的当前旋转角度θx和第二编码信号的当前旋转角度θy；
步骤205、判断磁编码器转动角度θ所处的区域；
步骤206、若磁编码器转动角度θ在所述第一、第三区域，则将所述第二编码信号作为基准信号，若磁编码器转角θ在第所述二、第四区域，则将所述第一编码信号作为基准信号；
步骤207、根据所述基准信号确定磁编码器转动角度θ的大小。
具体地，所述VX_AVE＝(VX_MAX+VX_MIN)/2，VX_PP＝VX_MAX-VX_MIN；VY_AVE＝(VY_MAX+VY_MIN)/2，Y_PP＝VY_MAX-VY_MIN；
第一编码信号当前旋转角度θx＝arccos[2(VX-VX_AVE)/VX_PP]；
第二编码信号当前旋转角度θy＝arccos[2(VY-VY_AVE)/VY_PP]。
具体地，所述步骤205包括：
判断(VX-VX_AVE)/VX_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第一区域；
判断(VY-VY_AVE)/VY_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第二区域；
判断(VX_AVE-VX)/VX_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第三区域；
判断(VY_AVE-VY)/VY_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第四区域。
具体地，所述步骤207包括：
若所述磁编码器转动角度θ处于第一区域，则所述磁编码器转动角度θ＝2.5π-θy；
若所述磁编码器转动角度θ处于第二区域，则所述磁编码器转动角度θ＝θx；
若所述磁编码器转动角度θ处于第三区域，则所述磁编码器转动角度θ＝0.5π+θy；
若所述磁编码器转动角度θ处于第四区域，则所述磁编码器转动角度θ＝2π-θx。
具体地，所述步骤3包括：
若所述磁编码器转动角度θ处于第一、三区域，当θ＞θx，则判定为顺时针旋转，否则为逆时针旋转；
若所述磁编码器转动角度θ处于第二、四区域，当θ＞θy，则判定为顺时针旋转，否则为逆时针旋转。
本发明另一方面提供一种基于磁编码器的控制装置，包括：
依次连接的双相磁编码器、处理模块、执行模块；
所述双相磁编码器，用于输出编码电信号；
所述处理模块，用于接收、处理所述双相磁编码器输出的编码电信号，获得磁编码器转动角度的大小和方向，生成参数项调节指令；
所述执行模块，用于响应所述参数项调节指令，输出调节结果。
具体地，所述处理模块包括：依次连接的信号接收单元、角度计算单元、转向确定单元、指令生成单元，以及与所述指令生成单元连接的参数获取单元；
所述信号接收单元，用于接收双相磁编码器输出的编码电信号；
所述角度计算单元，用于确定磁编码器转动角度大小；
所述转向确定单元，用于确定磁编码器转动角度的旋转方向；
所述参数获取单元，用于获取当前需要调节的参数项；
所述指令生成单元，用于根据磁编码器转动角度θ的大小和方向及前需要调节的参数项生成参数项调节指令。
具体地，所述角度计算单元根据如下方法确定磁编码器转动角度大小：
所述角度计算单元获取第一编码信号电压极大值VX_MAX、电压极小值VX_MIN，第二编码信号电压极大值VY_MAX、电压极小值VY_MIN；所述角度计算单元计算第一编码信号的中间值VX_AVE、极差值VX_P，第二编码信号的中间值VY_AVE、极差值VY_PP；所述角度计算单元获取第一编码信号的当前电压VX，获取第二编码信号当前电压VY；所述角度计算单元计算第一编码信号的当前旋转角度θx和第二编码信号的当前旋转角度θy；所述角度计算单元判断磁编码器转动角度θ所处的区域；若所述角度计算单元判断磁编码器转动角度θ在所述第一、第三区域，则将所述第二编码信号作为基准信号，若所述角度计算单元判断磁编码器转角θ在第所述二、第四区域，则将所述第一编码信号作为基准信号；所述角度计算单元根据所述基准信号确定磁编码器转动角度θ的大小。
具体地，所述转向确定单元根据如下方法确定磁编码器转动角度的旋转方向：若所述转向确定单元判断所述磁编码器转动角度θ处于第一、三区域，当θ＞θx，则判定为顺时针旋转，否则为逆时针旋转；若所述转向确定单元判断所述磁编码器转动角度θ处于第二、四区域，当θ＞θy，则判定为顺时针旋转，否则为逆时针旋转。
本发明的有益效果在于：本发明通过接收磁编码器输出的编码信号，确定磁编码器的转动角度的大小和旋转方向，并获取当前需调节的参数项，最终调节所述参数项，实现了对目标设备成本低可靠性高的控制。
附图说明
图1是本发明的磁编码器的信号方向及角度分区示意图；
图2是本发明的基于磁编码器的控制方法的流程示意图；
图3是本发明的基于磁编码器的控制装置的结构示意图；
图4是本发明的处理模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
如图1所示，本发明的磁编码器为双相磁编码器，定义X相为第一编码信号，Y相为第二编码信号，所述第一编码信号与第二编码信号正交；并将磁编码器的磁性转子的转动角度θ均分为四个区域：315°≤θ＜45°为第一区域，45°≤θ＜135°为第二区域，135°≤θ＜225°为第三区域，225°≤θ＜315°为第四区域。顺时针方向为正转，逆时针方向为反转。
实施例1
如图2所示，本实施例提供一种基于磁编码器的控制方法，包括：
步骤1、接收磁编码器输出的第一编码信号、第二编码信号。
步骤2、确定所述磁编码器的转动角度θ大小。
在本实施例中，所述步骤2包括：
步骤201、获取第一编码信号电压极大值VX_MAX、电压极小值VX_MIN，第二编码信号电压极大值VY_MAX、电压极小值VY_MIN。
步骤202、计算第一编码信号的中间值VX_AVE、极差值VX_P，第二编码信号的中间值VY_AVE、极差值VY_PP。
在本实施例中，VX_AVE＝(VX_MAX+VX_MIN)/2，VX_PP＝VX_MAX-VX_MIN。
VY_AVE＝(VY_MAX+VY_MIN)/2，VY_PP＝VY_MAX-VY_MIN。
步骤203、获取第一编码信号的当前电压VX，获取第二编码信号当前电压VY。
步骤204、计算第一编码信号的当前旋转角度θx和第二编码信号的当前旋转角度θy。
在本实施例中：
第一编码信号当前旋转角度θx＝arccos[2(VX-VX_AVE)/VX_PP]；
第二编码信号当前旋转角度θy＝arccos[2(VY-VY_AVE)/VY_PP]。
步骤205、判断磁编码器转动角度θ所处的区域。
在本实施例中，所述步骤205包括：
判断(VX-VX_AVE)/VX_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第一区域；
判断(VY-VY_AVE)/VY_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第二区域；
判断(VX_AVE-VX)/VX_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第三区域；
判断(VY_AVE-VY)/VY_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第四区域。
步骤206、若磁编码器转动角度θ在所述第一、第三区域，则将所述第二编码信号作为基准信号，若磁编码器转角θ在第所述二、第四区域，则将所述第一编码信号作为基准信号。
所述基准信号即是以该信号为基准计算磁编码器转动角度θ的大小。
步骤207、根据所述基准信号确定磁编码器转动角度θ的大小。
在本实施例中，所述步骤207包括：
若所述磁编码器转动角度θ处于第一区域，则所述磁编码器转动角度θ＝2.5π-θy；
若所述磁编码器转动角度θ处于第二区域，则所述磁编码器转动角度θ＝θx；
若所述磁编码器转动角度θ处于第三区域，则所述磁编码器转动角度θ＝0.5π+θy；
若所述磁编码器转动角度θ处于第四区域，则所述磁编码器转动角度θ＝2π-θx。
步骤3、确定所述磁编码器转动角度θ的旋转方向。
在本实施例中，所述步骤3包括：
若所述磁编码器转动角度θ处于第一、三区域，当θ＞θx，则判定为顺时针旋转，否则为逆时针旋转；
若所述磁编码器转动角度θ处于第二、四区域，当θ＞θy，则判定为顺时针旋转，否则为逆时针旋转。
步骤4、获取当前需调节的参数项。
例如，当前模式是收音模式，调节的参数项为音量。
步骤5、根据所述磁编码器转动角度θ的大小和方向，调节所述参数项。
例如，将增大音量2格。
实施例2
如图3所示，本实施例提供一种基于磁编码器的控制装置，包括：
依次连接的双相磁编码器、处理模块、执行模块；
所述双相磁编码器，用于输出编码电信号；
所述处理模块，用于接收、处理所述双相磁编码器输出的编码电信号，获得磁编码器转动角度的大小和方向，生成参数项调节指令；
所述执行模块，用于响应所述参数项调节指令，输出调节结果。
本发明的基于磁编码器的控制装置的工作过程为：
所述处理模块接收、处理所述双相磁编码器输出的编码电信号，获得磁编码器转动角度的大小和方向，并根据当前工作模式生成参数项调节指令，发送给所述执行模块；所述执行模块，响应所述参数项调节指令，输出调节结果。
实施例3
如图4所示，与实施例3不同的是，本实施例提供了所述处理模块的具体结构，包括：
依次连接的信号接收单元、角度计算单元、转向确定单元、指令生成单元，以及与所述指令生成单元连接的参数获取单元；
所述信号接收单元，用于接收双相磁编码器输出的编码电信号；
所述角度计算单元，用于确定磁编码器转动角度大小；
所述转向确定单元，用于确定磁编码器转动角度的旋转方向；
所述参数获取单元，用于获取当前需要调节的参数项；
所述指令生成单元，用于根据磁编码器转动角度θ的大小和方向及前需要调节的参数项生成参数项调节指令。
所述处理模块的工作过程为：
首先，所述信号接收单元接收双相磁编码器输出的编码电信号；
然后，所述角度计算单元根据所述编码电信号确定磁编码器转动角度大小，具体是根据如下方法来确定磁编码器转动角度大小：
1)所述角度计算单元获取第一编码信号电压极大值VX_MAX、电压极小值VX_MIN，第二编码信号电压极大值VY_MAX、电压极小值VY_MIN。
2)所述角度计算单元计算第一编码信号的中间值VX_AVE、极差值VX_P，第二编码信号的中间值VY_AVE、极差值VY_PP。
在本实施例中，VX_AVE＝(VX_MAX+VX_MIN)/2，VX_PP＝VX_MAX-VX_MIN。
VY_AVE＝(VY_MAX+VY_MIN)/2，VY_PP＝VY_MAX-VY_MIN。
3)所述角度计算单元获取第一编码信号的当前电压VX，获取第二编码信号当前电压VY。
4)所述角度计算单元计算第一编码信号的当前旋转角度θx和第二编码信号的当前旋转角度θy。
在本实施例中：
第一编码信号当前旋转角度θx＝arccos[2(VX-VX_AVE)/VX_PP]；
第二编码信号当前旋转角度θy＝arccos[2(VY-VY_AVE)/VY_PP]。
5)所述角度计算单元判断磁编码器转动角度θ所处的区域。
具体是：
判断(VX-VX_AVE)/VX_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第一区域；
判断(VY-VY_AVE)/VY_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第二区域；
判断(VX_AVE-VX)/VX_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第三区域；
判断(VY_AVE-VY)/VY_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第四区域；
6)若所述角度计算单元判断磁编码器转动角度θ在所述第一、第三区域，则将所述第二编码信号作为基准信号，若所述角度计算单元判断磁编码器转角θ在第所述二、第四区域，则将所述第一编码信号作为基准信号。
所述基准信号即是以该信号为基准计算磁编码器转动角度θ的大小。
7)所述角度计算单元根据所述基准信号确定磁编码器转动角度θ的大小。
具体是：
若所述角度计算单元判断所述磁编码器转动角度θ处于第一区域，则所述磁编码器转动角度θ＝2.5π-θy；
若所述角度计算单元判断所述磁编码器转动角度θ处于第二区域，则所述磁编码器转动角度θ＝θx；
若所述角度计算单元判断所述磁编码器转动角度θ处于第三区域，则所述磁编码器转动角度θ＝0.5π+θy；
若所述角度计算单元判断所述磁编码器转动角度θ处于第四区域，则所述磁编码器转动角度θ＝2π-θx。
接着，所述转向确定单元确定磁编码器转动角度的旋转方向，具体是根据如下方法来确定磁编码器转动角度的旋转方向：
若所述转向确定单元判断所述磁编码器转动角度θ处于第一、三区域，当θ＞θx，则判定为顺时针旋转，否则为逆时针旋转；
若所述转向确定单元判断所述磁编码器转动角度θ处于第二、四区域，当θ＞θy，则判定为顺时针旋转，否则为逆时针旋转。
同时，所述参数获取单元获取当前需要调节的参数项；
最后，所述指令生成单元根据磁编码器转动角度θ的大小和方向及前需要调节的参数项生成参数项调节指令发给送执行模块。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种基于磁编码器的控制方法，其特征在于，包括：
步骤1、接收磁编码器输出的第一编码信号、第二编码信号；
步骤2、确定所述磁编码器的转动角度θ大小；
步骤3、确定所述磁编码器转动角度θ的旋转方向；
步骤4、获取当前需调节的参数项；
步骤5、根据所述磁编码器转动角度θ的大小和方向，调节所述参数项。
2.根据权利要求1所述的基于磁编码器的控制方法，其特征在于，具体地，所述步骤2包括：
步骤201、获取第一编码信号电压极大值VX_MAX、电压极小值VX_MIN，第二编码信号电压极大值VY_MAX、电压极小值VY_MIN；
步骤202、计算第一编码信号的中间值VX_AVE、极差值VX_P，第二编码信号的中间值VY_AVE、极差值VY_PP；
步骤203、获取第一编码信号的当前电压VX，获取第二编码信号当前电压VY；
步骤204、计算第一编码信号的当前旋转角度θx和第二编码信号的当前旋转角度θy；
步骤205、判断磁编码器转动角度θ所处的区域；
步骤206、若磁编码器转动角度θ在所述第一、第三区域，则将所述第二编码信号作为基准信号，若磁编码器转角θ在第所述二、第四区域，则将所述第一编码信号作为基准信号；
步骤207、根据所述基准信号确定磁编码器转动角度θ的大小。
3.根据权利要求2所述的基于磁编码器的控制方法，其特征在于，所述VX_AVE＝(VX_MAX+VX_MIN)/2，VX_PP＝VX_MAX-VX_MIN；VY_AVE＝(VY_MAX+VY_MIN)/2，Y_PP＝VY_MAX-VY_MIN；
第一编码信号当前旋转角度θx＝arccos[2(VX-VX_AVE)/VX_PP]；
第二编码信号当前旋转角度θy＝arccos[2(VY-VY_AVE)/VY_PP]。
4.根据权利要求3所述的基于磁编码器的控制方法，其特征在于，所述步骤205包括：
判断(VX-VX_AVE)/VX_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第一区域；
判断(VY-VY_AVE)/VY_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第二区域；
判断(VX_AVE-VX)/VX_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第三区域；
判断(VY_AVE-VY)/VY_PP>0.7是否成立，是则所述转动角度θ处于第四区域。
5.根据权利要求4所述的基于磁编码器的控制方法，其特征在于，所述步骤207包括：
若所述磁编码器转动角度θ处于第一区域，则所述磁编码器转动角度θ＝2.5π-θy；
若所述磁编码器转动角度θ处于第二区域，则所述磁编码器转动角度θ＝θx；
若所述磁编码器转动角度θ处于第三区域，则所述磁编码器转动角度θ＝0.5π+θy；
若所述磁编码器转动角度θ处于第四区域，则所述磁编码器转动角度θ＝2π-θx。
6.根据权利要求5所述的基于磁编码器的控制方法，其特征在于，所述步骤3包括：
若所述磁编码器转动角度θ处于第一、三区域，当θ＞θx，则判定为顺时针旋转，否则为逆时针旋转；
若所述磁编码器转动角度θ处于第二、四区域，当θ＞θy，则判定为顺时针旋转，否则为逆时针旋转。
7.一种基于磁编码器的控制装置，其特征在于，包括：
依次连接的双相磁编码器、处理模块、执行模块；
所述双相磁编码器，用于输出编码电信号；
所述处理模块，用于接收、处理所述双相磁编码器输出的编码电信号，获得磁编码器转动角度的大小和方向，生成参数项调节指令；
所述执行模块，用于响应所述参数项调节指令，输出调节结果。
8.根据权利要求7所述的基于磁编码器的控制装置，其特征在于，所述处理模块包括：依次连接的信号接收单元、角度计算单元、转向确定单元、指令生成单元，以及与所述指令生成单元连接的参数获取单元；
所述信号接收单元，用于接收双相磁编码器输出的编码电信号；
所述角度计算单元，用于确定磁编码器转动角度大小；
所述转向确定单元，用于确定磁编码器转动角度的旋转方向；
所述参数获取单元，用于获取当前需要调节的参数项；
所述指令生成单元，用于根据磁编码器转动角度θ的大小和方向及前需要调节的参数项生成参数项调节指令。
9.根据权利要求8所述的基于磁编码器的控制装置，其特征在于，所述角度计算单元根据如下方法确定磁编码器转动角度大小：
所述角度计算单元获取第一编码信号电压极大值VX_MAX、电压极小值VX_MIN，第二编码信号电压极大值VY_MAX、电压极小值VY_MIN；所述角度计算单元计算第一编码信号的中间值VX_AVE、极差值VX_P，第二编码信号的中间值VY_AVE、极差值VY_PP；所述角度计算单元获取第一编码信号的当前电压VX，获取第二编码信号当前电压VY；所述角度计算单元计算第一编码信号的当前旋转角度θx和第二编码信号的当前旋转角度θy；所述角度计算单元判断磁编码器转动角度θ所处的区域；若所述角度计算单元判断磁编码器转动角度θ在所述第一、第三区域，则将所述第二编码信号作为基准信号，若所述角度计算单元判断磁编码器转角θ在第所述二、第四区域，则将所述第一编码信号作为基准信号；所述角度计算单元根据所述基准信号确定磁编码器转动角度θ的大小。
10.根据权利要求9所述的基于磁编码器的控制装置，其特征在于，所述转向确定单元根据如下方法确定磁编码器转动角度的旋转方向：若所述转向确定单元判断所述磁编码器转动角度θ处于第一、三区域，当θ＞θx，则判定为顺时针旋转，否则为逆时针旋转；若所述转向确定单元判断所述磁编码器转动角度θ处于第二、四区域，当θ＞θy，则判定为顺时针旋转，否则为逆时针旋转。
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