CN114459511B - 磁性编码器及其工作方法 - Google Patents

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CN114459511B CN202210044045.3A CN202210044045A CN114459511B CN 114459511 B CN114459511 B CN 114459511B CN 202210044045 A CN202210044045 A CN 202210044045A CN 114459511 B CN114459511 B CN 114459511B
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Abstract

本发明属于磁场检测技术领域，主要提供了一种磁性编码器及其工作方法，由磁场角度检测组件根据外部磁场的磁场角度变化生成以180°为周期循环变化的磁场检测角度，磁场角度检测组件的第一矢量方向与其第二矢量方向垂直，并基于第一矢量方向和第二矢量方向设置第一磁场方位敏感模块和第二磁场方位敏感模块，外部磁场的磁场方向与第一矢量方向平行时，第一磁场方位敏感模块生成的第一磁场方位信号呈现为第一电平状态，第二磁场方位信号呈现为第二电平状态，数据融合模块根据第一磁场方位信号、第二磁场方位信号以及磁场检测角度生成磁场角度信息，实现扩展外部磁场的旋转角度的检测范围的目的，解决通过AMR传感器测量180°的磁场旋转角度的问题。

Description

磁性编码器及其工作方法
技术领域
本发明属于磁场检测技术领域，尤其涉及一种磁性编码器及其工作方法。
背景技术
位置传感器通常用于检测电机的位置，尤其是电机转子的位置。在线性电机的情况下，位置传感器检测线性位置，并且在旋转电机的情况下，位置传感器检测电机的旋转角度位置，以控制电机的转速和方向，位置传感器还提供相对于电机轴的机械位置的绝对角度输出，用作调节电机的位置反馈。由于位置传感器用作电机轴位置的反馈传感器，因此需要角域的对准，这称为“零角度编程”。
然而，目前的位置传感器通常由AMR传感器在X轴和Y轴方向产生与磁场强度成正比的电压，经过数字逻辑运算得到角度，存在只能测量180°的磁场旋转角度的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁性编码器及其工作方法，旨在解决目前的位置检测方式中，通过AMR传感器只能测量180°的磁场旋转角度的问题。
本发明实施例提供了一种磁性编码器，所述磁性编码器包括：
磁场角度检测组件，用于根据外部磁场的磁场角度变化生成以180°为周期循环变化的磁场检测角度，所述磁场角度检测组件具有第一矢量方向和第二矢量方向，所述第一矢量方向与所述第二矢量方向垂直，当外部磁场的磁场方向与所述第一矢量方向平行时，所述磁场检测角度为0°或180°；
第一磁场方位敏感模块，用于生成第一磁场方位信号，当外部磁场的磁场方向与所述第一矢量方向一致时，所述第一磁场方位信号呈现为第一电平状态，当外部磁场的磁场方向与所述第一矢量方向相反时，所述第一磁场方位信号呈现为第二电平状态；
第二磁场方位敏感模块，用于生成第二磁场方位信号，当外部磁场的磁场方向与所述第二矢量方向一致时，所述第二磁场方位信号呈现为所述第一电平状态，当外部磁场的磁场方向与所述第二矢量方向相反时，所述第二磁场方位信号呈现为所述第二电平状态；
数据融合模块，与所述磁场角度检测组件、所述第一磁场方向敏感模块以及所述第二磁场方向敏感模块连接，用于根据所述第一磁场方位信号、所述第二磁场方位信号以及所述磁场检测角度生成磁场角度信息。
在一个实施例中，所述磁场角度检测组件包括磁场角度敏感模块和反正切处理模块；
所述磁场角度敏感模块用于根据外部磁场的磁场角度变化生成第一差分信号和第二差分信号；
所述反正切处理模块用于根据所述第一差分信号、所述第二差分信号以及预设的反正切函数确定所述磁场检测角度。
在一个实施例中，所述磁场角度敏感模块包括多个各向异性磁电阻；
多个所述各向异性磁电阻分别组成第一惠斯通电桥和第二惠斯通电桥，所述第一惠斯通电桥用于根据外部磁场角度变化输出第一差分信号，所述第二惠斯通电桥用于根据所述外部磁场角度变化输出第二差分信号，其中，所述第二惠斯通电桥与所述第一惠斯通电桥之间的夹角为45°。
在一个实施例中，所述反正切处理模块具体用于根据以下反正切函数确定所述磁场检测角度：
A＝(1/2)*arctan(Vx/Vy)；
其中，A为所述磁场检测角度，Vx＝(Vx+)-(Vx-)，Vy＝(Vy+)-(Vy-)，Vx+、Vx-分别为所述第一差分信号的第一线电压和第二线电压，Vy+、Vy-分别为所述第二差分信号的第一线电压和第二线电压。
在一个实施例中，所述第一磁场方向敏感模块和所述第二磁场方向敏感模块均包括隧道磁电阻，所述第一磁场方向敏感模块的隧道磁电阻的固定层的磁化方向与所述第一矢量方向一致，所述第二磁场方向敏感模块的隧道磁电阻的固定层的磁化方向与所述第二矢量方向一致。
在一个实施例中，所述数据融合模块具体用于：
当0°≤A<45°时，若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定θ＝A；若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定θ＝A+180°；
当45°≤A<135°时，若所述第一磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定θ＝A；若所述第一磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定θ＝A+180°；
当135°≤A<180°时，若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定θ＝A；若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定θ＝A+180°；
其中，A表示所述磁场检测角度，θ表示所述外部磁场的旋转角度。
在一个实施例中，所述数据融合模块具体用于：
当0°≤A<45°时，若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为0°至45°；若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为180°至225°；
当45°≤A<135°时，若所述第一磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为45°至135°；若所述第一磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为225°至315°；
当135°≤A<180°时，若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为135°至180°；若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为315°至360°；
其中，A表示所述磁场检测角度。
本申请实施例第二方面还提供了一种磁性编码器的工作方法，所述工作方法包括：
根据外部磁场的磁场角度变化生成以180°为周期循环变化的磁场检测角度；
生成第一磁场方位信号和第二磁场方位信号；
根据所述第一磁场方位信号、所述第二磁场方位信号以及所述磁场检测角度生成磁场角度信息；
其中，设置第一矢量方向和第二矢量方向，所述第一矢量方向与所述第二矢量方向垂直，当外部磁场的磁场方向与所述第一矢量方向平行时，所述磁场检测角度为0°或180°；当外部磁场的磁场方向与所述第一矢量方向一致时，所述第一磁场方位信号呈现为第一电平状态；当外部磁场的磁场方向与所述第一矢量方向相反时，所述第一磁场方位信号呈现为第二电平状态；当外部磁场的磁场方向与所述第二矢量方向一致时，所述第二磁场方位信号呈现为所述第一电平状态；当外部磁场的磁场方向与所述第二矢量方向相反时，所述第二磁场方位信号呈现为所述第二电平状态。
在一个实施例中，所述根据所述第一磁场方位信号、所述第二磁场方位信号以及所述磁场检测角度生成磁场角度信息，包括：
当0°≤A<45°时，若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则θ＝A；若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则θ＝A+180°；
当45°≤A<135°时，若所述第一磁场方位信号为所述第一电平状态，则θ＝A；若所述第一磁场方位信号为所述第二电平状态，则θ＝A+180°；
当135°≤A<180°时，若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则θ＝A；若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则θ＝A+180°；
所述磁场检测角度为A，所述外部磁场的旋转角度为θ。
在一个实施例中，所述根据所述第一磁场方位信号、所述第二磁场方位信号以及所述磁场检测角度生成磁场角度信息，包括：
当0°≤A<45°时，若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为0°至45°；若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为180°至225°；
当45°≤A<135°时，若所述第一磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为45°至135°；若所述第一磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为225°至315°；
当135°≤A<180°时，若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为135°至180°；若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为315°至360°；
其中，A表示所述磁场检测角度。
本申请实施例提供了一种磁性编码器及其工作方法，磁场角度检测组件根据外部磁场的磁场角度变化生成以180°为周期循环变化的磁场检测角度，磁场角度检测组件的第一矢量方向与其第二矢量方向垂直，当外部磁场的磁场方向与第一矢量方向平行时，磁场检测角度为0°或180°，第一磁场方位敏感模块生成的第一磁场方位信号呈现为第一电平状态，当外部磁场的磁场方向与第一矢量方向相反时，第一磁场方位信号呈现为第二电平状态；当外部磁场的磁场方向与所述第二矢量方向一致时，第二磁场方位信号呈现为第一电平状态，当外部磁场的磁场方向与第二矢量方向相反时，第二磁场方位信号呈现为第二电平状态，数据融合模块根据第一磁场方位信号、第二磁场方位信号可以确定外部磁场的旋转角度所在的范围或者对应的旋转角度计算公式，从而基于磁场检测角度生成磁场角度信息，从而实现扩展外部磁场的旋转角度的检测范围的目的，解决目前AMR传感器只能测量180°的磁场旋转角度的问题。
附图说明
图1为本申请的一个实施例提供的磁性编码器的模块连接示意图；
图2为本申请的一个实施例提供的磁性编码器的结构示意图；
图3为本申请的一个实施例提供的磁性编码器的模块连接示意图；
图4为本申请的一个实施例提供的磁场角度敏感模块的电路示意图；
图5为本申请的一个实施例提供的磁场角度检测组件和磁场方位敏感模块的波形示意图；
图6为本申请的一个实施例提供的磁性编码器的电路示意图；
图7和图8为本申请的一个实施例提供的磁编码器输出的ABZ信号的示意图；
图9为本申请的一个实施例提供的磁编码器输出的UVW信号的示意图；
图10为本申请的一个实施例提供的磁性编码器的工作方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
位置传感器通常用于检测电机的位置，尤其是电机转子的位置。在线性电机的情况下，位置传感器检测线性位置，并且在旋转电机的情况下，位置传感器检测角度位置。必须确定角度位置以控制电换向电机，缩写为EC电机，例如无刷直流电机，缩写为BLDC电机，或永磁同步电机，缩写为PMSM。EC电机基本上是一个转子极对内的绝对***，位置传感器还提供相对于电机轴的机械位置的绝对角度输出。由于位置传感器用作电机轴位置的反馈传感器，因此需要角域的对准，然而，目前的位置传感器通常由AMR传感器进行检测，存在只能检测180°旋转角度的问题。
实施例1
参见图1所示，本申请实施例中的磁性编码器包括：磁场角度检测组件10、第一磁场方位敏感模块21、第二磁场方位敏感模块22以及数据融合模块32。
具体的，磁场角度检测组件10用于根据外部磁场的磁场角度变化生成以180°为周期循环变化的磁场检测角度，磁场角度检测组件10具有第一矢量方向和第二矢量方向，第一矢量方向与第二矢量方向垂直，当外部磁场的磁场方向与第一矢量方向平行时，磁场检测角度为0°或180°。
具体的，磁场角度检测组件10用于对磁场角度敏感，用于对一定范围的磁场角度进行精准检测，例如，磁场角度检测组件10以180°为周期对0°至180°之间的磁场角度进行精确检测，根据外部磁场旋转时所产生的磁场强度变化，生成与磁场旋转角度对应的两对差分电压信号，两对差分电压信号可以分别为第一差分信号和第二差分信号，第一差分信号和第二差分信号分别正比于磁场检测角度A的sin2A和cos2A，此时，反正切处理模块12基于sin2A、cos2A以及预设的反正切函数可以计算得到磁场检测角度A。
具体的，第一磁场方位敏感模块21、第二磁场方位敏感模块22用于检测磁场旋转的方位，其中，第一磁场方位敏感模块21基于外部磁场的旋转角度生成第一磁场方位信号，第二磁场方位敏感模块22基于外部磁场的旋转角度生成第二磁场方位信号。
参见图2所示，第一磁场方位敏感模块21与第二磁场方位敏感模块22可以分别设于磁场角度检测组件10的第一矢量方向(参见图2中的Y)和第二矢量方向(参见图2中的X)，当外部磁场的磁场方向与第一矢量方向一致时，第一磁场方位信号呈现为第一电平状态，当外部磁场的磁场方向与第一矢量方向相反时，第一磁场方位信号呈现为第二电平状态，其中，第一电平状态可以为高电平状态，第二电平状态可以为低电平状态。
由于第一矢量方向与第二矢量方向垂直，第一磁场方位敏感模块21与第二磁场方位敏感模块22的位置也相对磁场角度检测组件10的位置垂直设置，当外部磁场的磁场方向与第二矢量方向一致时，第二磁场方位信号呈现为第一电平状态，当外部磁场的磁场方向与所述第二矢量方向相反时，所述第二磁场方位信号呈现为所述第二电平状态。
在一个具体应用实施例中，第一矢量方向可以为磁场角度检测组件10的Y轴方向，第二矢量方向可以为磁场角度检测组件10的X轴方向。
数据融合模块32与磁场角度检测组件10、第一磁场方向敏感模块21以及所述第二磁场方向敏感模块22连接，通过数据融合模块32可以根据第一磁场方位信号、第二磁场方位信号以及磁场检测角度进行融合计算，从而生成磁场角度信息。
例如，在一个具体应用实施例中，磁场角度信息包括外部磁场的旋转角度，数据融合模块32可以根据第一磁场方位信号、第二磁场方位信号确定对应的确定外部磁场的旋转角度范围，然后基于旋转角度范围确定外部磁场的旋转角度。
数据融合模块32还可以根据第一磁场方位信号、第二磁场方位信号确定对应的确定外部磁场的旋转角度的旋转角度计算公式，并根据磁场检测角度的旋转角度计算公式进行计算，得到外部磁场的旋转角度。
由于磁场角度检测组件10根据外部磁场的磁场角度变化生成以180°为周期循环变化的磁场检测角度，例如，磁场角度检测组件10为AMR传感器时，其在输出同一组差分信号(第一差分信号和第二差分信号)下，通过反正切函数计算得到2A可以为90°和450°，此时磁场旋转角度A可以为45度和225度，均处于360°的范围内，且两者相差180度，因此，通过第一磁场方位信号、第二磁场方位信号确定可以确定外部磁场的角度范围或者旋转角度计算公式，从而基于角度范围或者旋转角度计算公式得到磁场角度检测组件10输出信号所表征的角度的精度值。
在一个实施例中，参见图3所示，磁场角度检测组件10包括磁场角度敏感模块11和反正切处理模块12。
磁场角度敏感模块11用于根据外部磁场的磁场角度变化生成第一差分信号和第二差分信号。
反正切处理模块12与磁场角度敏感模块11、数据融合模块32连接，反正切处理模块12用于根据第一差分信号、第二差分信号以及预设的反正切函数确定所述磁场检测角度。
磁场角度敏感模块11用于对0至180°之间的磁场角度进行精确检测，根据外部磁场旋转时所产生的磁场强度变化，生成与磁场旋转角度对应的两对差分电压信号，即第一差分信号和第二差分信号，第一差分信号和第二差分信号分别正比于磁场检测角度A的sin2A和cos2A，此时，反正切处理模块12基于sin2A、cos2A以及预设的反正切函数可以计算得到磁场检测角度A。
在一个实施例中，磁性编码器还包括基板，具体的，磁场角度检测组件10、第一磁场方位敏感模块21以及第二磁场方位敏感模块22设于基板的同一侧。
具体的，第一磁场方位敏感模块21以及第二磁场方位敏感模块22与磁场角度检测组件10设于同一平面上，且第一磁场方位敏感模块21以及第二磁场方位敏感模块22分别设于磁场角度检测组件10的第一矢量方向和第二矢量方向，从而以同一水平面作为基准监测位置，以对磁场的旋转进行检测，避免磁场检测的误差。
在一个实施例中，第一磁场方位敏感模块21以及第二磁场方位敏感模块22与磁场角度检测组件10之间的距离相同。
具体的，第一磁场方位敏感模块21位于磁场角度检测组件10的第一矢量方向，且第一磁场方位敏感模块21与磁场角度检测组件10之间的距离为第一距离，第二磁场方位敏感模块22位于磁场角度检测组件10的第二矢量方向，且第二磁场方位敏感模块22与磁场角度检测组件10之间的距离为第二距离，通过将第一距离设置为与第二距离相同，则可以在第一矢量方向和第二矢量方向以相同的基准距离对磁场旋转的方位角度进行检测，避免由于距离不同导致的方位角度检测误差。
在一个实施例中，磁场角度检测组件10的第一矢量方向与第二矢量方向的夹角为90°，例如，以磁场角度检测组件10为坐标原点，第一矢量方向可以为Y轴方向，第二矢量方向可以为X轴方向。
在一个实施例中，第一磁场方位敏感模块21以及第二磁场方位敏感模块22与磁场角度检测组件10之间的距离小于3cm。
在一个实施例中，通过将第一距离和第二距离的长度设置为小于3cm可以实现对磁性编码器小型化，避免磁性编码器的体积过大导致的检测误差。
在一个实施例中，磁场角度敏感模块11可以为AMR传感器。
具体的，AMR传感器也可以称为各向异性磁电阻传感器，其外部磁场与磁体内建磁场方向成零度时，电阻不随外加磁场的变化而发生改变，当外部磁场与磁体的內建磁场之间有一定的角度的时候，磁体内部磁化矢量会发生偏移，薄膜电阻降低。
在一个实施例中，磁场角度敏感模块11包括多个各向异性磁电阻。
多个所述各向异性磁电阻分别组成第一惠斯通电桥和第二惠斯通电桥，第一惠斯通电桥用于根据外部磁场角度变化输出第一差分信号，第二惠斯通电桥用于根据外部磁场角度变化输出第二差分信号，其中，第二惠斯通电桥与第一惠斯通电桥之间的夹角为45°。
具体的，参见图4所示，第一惠斯通电桥可以由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4组成，第二惠斯通电桥可以由第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第八电阻R8组成。
第一惠斯通电桥用于根据外部磁场的磁场角度变化输出第一差分信号；第二惠斯通电桥用于根据外部磁场的磁场角度变化输出第二差分信号，第一差分信号和第二差分信号均为差分信号对，其中，第二惠斯通电桥与第一惠斯通电桥之间的夹角为45°，例如，第五电阻R5与第一电阻R1之间的夹角为45°，第六电阻R6与第二电阻R2之间的夹角为45°，第七电阻R7与第三电阻R3之间的夹角为45°，第八电阻R8与第四电阻R4之间的夹角为45°。
AMR传感器基于检测的磁场旋转角度输出为两对差分电压，Vx+、Vx-分别为所述第一差分信号的第一线电压和第二线电压，具体的，第五电阻R5与第七电阻R7的公共节点输出第一差分信号的第一线电压Vx+，第六电阻R6与第八电阻R8的公共节点输出第一差分信号的第二线电压Vx-，Vy+、Vy-分别为第二差分信号的第一线电压和第二线电压，具体的，第一电阻R1与第三电阻R3的公共节点输出第二差分信号的第一线电压Vy+，第二电阻R2与第四电阻R4的公共节点输出第二差分信号的第二线电压Vy-，Vx、Vy分别正比于磁场角度A的sin2A和cos2A，第一惠斯通电桥和第二惠斯通电桥分别输出正弦信号和余弦信号。
在一个实施例中，反正切处理模块12具体用于根据以下反正切函数确定磁场检测角度：
A＝(1/2)*arctan(Vx/Vy)； (1)
其中，A为磁场检测角度，Vx＝(Vx+)-(Vx-)，Vy＝(Vy+)-(Vy-)，Vx+、Vx-分别为第一差分信号的第一线电压和第二线电压，Vy+、Vy-分别为所述第二差分信号的第一线电压和第二线电压。
具体的，磁场角度敏感模块11的输出范围为180度，磁场角度敏感模块11的输出信号为两对差分电压，Vx＝sin2A，Vy＝cos2A，由此可得Vx/Vy＝tan2A；此时，反正切函数确定磁场检测角度A＝(1/2)*arctan(Vx/Vy)。
在一个实施例中，第一磁场方位敏感模块21和第二磁场方位敏感模块22均包括隧道磁电阻，第一磁场方位敏感模块21的隧道磁电阻的固定层的磁化方向与第一矢量方向一致，第二磁场方位敏感模块22的隧道磁电阻的固定层的磁化方向与第二矢量方向一致。
隧道磁电阻的固定层的磁化方向不变，自由层在外场的作用下，其磁化方向改变，此时两个磁性层的磁化强度相对取向发生改变，则可在横跨绝缘层的磁性隧道结上观测到大的电阻变化，从而利用磁场的角度变化来引起磁电阻变化，当自由层与固定层的磁化方向平行时，电阻变小，此时流过的电流变大，当自由层与固定层的磁化方向反向平行时，电阻变化，此时流过的电流变小。
在一个实施例中，第一磁场方位敏感模块21可以为TMR传感器。
在一个实施例中，第二磁场方位敏感模块22可以为TMR传感器。
TMR传感器包括自由层和固定层，主要是基于TMR效应进行磁场的旋转角度检测，在磁性固定层和磁性自由层中间间隔有绝缘体或半导体的非磁层的磁性多层膜结构，当磁性自由层在外场的作用下，其磁化方向改变，而固定层的磁化方向不变，此时两个磁性层的磁化强度相对取向发生改变，则可在横跨绝缘层的磁性隧道结上观测到大的电阻变化，因此，TMR磁传感器是利用磁场的角度变化来引起磁电阻变化，当自由层与固定层的磁化方向平行时，电阻变小，此时流过的电流变大，当自由层与固定层的磁化方向反向平行时，电阻变化，此时流过的电流变小。
在一个实施例中，第一磁场方位敏感模块21和第二磁场方位敏感模块22均为TMR传感器，磁场角度敏感模块11包括一个各向异性磁电阻。第一磁场方位敏感模块21的隧道磁电阻的固定层的磁化方向与第一矢量方向一致，第二磁场方位敏感模块22的隧道磁电阻的固定层的磁化方向与第二矢量方向一致，该各向异性磁电阻的磁体内建磁场方向与第一矢量方向一致。根据坡莫合金的的各向异性磁阻效应，在外部磁场相对该各向异性磁电阻转动360°的过程中，该各向异性磁电阻的电阻值循环变化两个周期。
在另一个实施例中，第一磁场方位敏感模块21和第二磁场方位敏感模块22均为TMR传感器，磁场角度敏感模块11包括第一惠斯通电桥和第二惠斯通电桥，第一惠斯通电桥和第二惠斯通电桥分别由四个各向异性磁电阻组成(如图4所示)。第一磁场方位敏感模块21的隧道磁电阻的固定层的磁化方向与第一矢量方向一致，第二磁场方位敏感模块22的隧道磁电阻的固定层的磁化方向与第二矢量方向一致。在这种情况下，对于该磁场角度敏感模块11而言，第一矢量方向是可以通过软件设置的。
具体的，AMR传感器的角度检测范围为0-180°，TMR传感器的角度检测范围为0-360°，通过一个AMR和两个TMR相互配合，可以完成精度较高的360度的角度检测。
表1：
表1为第一磁场方位敏感模块21(TMR1)和第二磁场方位敏感模块22(TMR2)的输出变化表。
参见图5和表1，在一些情况下，例如因为受到工艺误差或者温度漂移影响，第一磁场方位敏感模块21(TMR1)和第二磁场方位敏感模块22(TMR2)在其电平切换点时，输出的电平状态并不稳定。
第一磁场方位敏感模块21(TMR1)的电平切换点包括θ＝0°、180°，第二磁场方位敏感模块22(TMR2)的电平切换点包括θ＝90°、270°。
在一些示例中，当θ位于(-45°，45°)或(135°，225°)的区间时，TMR1的输出并不稳定；当θ位于(45°，135°)或(225°，315°)的区间时，TMR2的输出并不稳定。若磁性编码器只有TMR1和TMR2中的一个，则外部磁场的旋转角度θ的计算结果会受到工艺误差或者温度漂移影响，可能是错误的。
本申请提供的磁性编码器设有TMR1和TMR2，数据融合模块32依情况读取TMR1或TMR2的输出，可以解决工艺误差或者温度漂移对检测准确性的影响的问题。
在一个实施例中，磁场角度信息可以包括旋转方向、旋转角度以及旋转周期。
在一个实施例中，数据融合模块32根据所述第一磁场方位信号、所述第二磁场方位信号以及所述磁场检测角度确定所述外部磁场的旋转角度信息。
表2：
表2为磁场检测角度A、第一磁场方位信号、所述第二磁场方位信号以及外部磁场的旋转角度θ之间的关系表。
结合表2所示，当0°≤A<45°时，若第二磁场方位信号为第一电平状态(即为高电平，稳定为1)，则确定θ＝A；若第二磁场方位信号为第二电平状态(即为低电平，稳定为0)，则确定θ＝A+180°。
在0°≤A<45°时，仅仅根据第二磁场方位敏感模块22输出的第二磁场方位信号即可判断出外部磁场的旋转角度θ的计算公式，此时，若第二磁场方位信号为第一电平状态，则确定θ＝A，即θ位于0至180°之间，若第二磁场方位信号为第二电平状态，则确定θ＝A+180°，即θ位于180°至360°之间，第一磁场方位敏感模块21输出的第一磁场方位信号既可以为第一电平状态，也可以为第二电平状态。
当45°≤A<135°时，若所述第一磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定θ＝A；若所述第一磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定θ＝A+180°。
在45°≤A<135°时，仅仅根据第一磁场方位敏感模块21输出的第一磁场方位信号即可判断出外部磁场的旋转角度θ的计算公式，此时，若第一磁场方位信号为第一电平状态，则确定θ＝A，即θ位于0至180°之间，若第一磁场方位信号为第二电平状态，则确定θ＝A+180°，即θ位于180°至360°之间，第二磁场方位敏感模块22输出的第一磁场方位信号既可以为第一电平状态，也可以为第二电平状态。
当135°≤A<180°时，若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定θ＝A；若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定θ＝A+180°；其中，A表示所述磁场检测角度，θ表示所述外部磁场的旋转角度。
在135°≤A<180°时，仅仅根据第二磁场方位敏感模块22输出的第二磁场方位信号即可判断出外部磁场的旋转角度θ的计算公式，此时，若第二磁场方位信号为第二电平状态，则确定θ＝A，即θ位于0至180°之间，若第二磁场方位信号为第一电平状态，则确定θ＝A+180°，即θ位于180°至360°之间，第一磁场方位敏感模块21输出的第一磁场方位信号既可以为第一电平状态，也可以为第二电平状态。
具体的，根据第一磁场方位敏感模块21和第二磁场方位敏感模块22生成的第一磁场方位信号、第二磁场方位信号可以确定外部磁场的旋转角度计算公式，基于该旋转角度计算公式以及磁场角度检测组件10的输出的磁场检测角度A计算外部磁场的旋转角度θ。
在一个实施例中，磁场角度信息还可以包括外部磁场的旋转角度范围、旋转周期、旋转方向等。
例如，基于接收的旋转角度信号对其进行编码处理，以表征磁场旋转角度，而在磁场每旋转360°之后，则输出增加一个旋转周期，
在一个实施例中，结合图5中的TMR传感器以及AMR传感器的输出信号对外部磁场的磁场检测角度进行分析说明，其中，TMR1表示第一磁场方位敏感模块21输出的第一磁场方位信号的信号波形，TMR2表示第二磁场方位敏感模块22输出的第二磁场方位信号的信号波形，AMR Y轴表示第一差分信号的波形，AMR X轴表示第二差分信号的波形，θ表示外部磁场实际的旋转角度，A表示AMR传感器输出的磁场检测角度。
具体的，第一磁场方位敏感模块21用于监测磁场方向变化在Y轴上的体现，生成第一磁场方位信号，第二磁场方位敏感模块22用于监测磁场方向变化在X轴上的体现，生成第二磁场方位信号，其中，第一磁场方位敏感模块21和第二磁场方位敏感模块22的输出信号中，“0”表示低电平，“1”表示高电平。
在一个实施例中，第一磁场方位敏感模块21和第二磁场方位敏感模块22为TMR传感器，磁场角度检测组件10为AMR传感器，结合表2所示，由于第一磁场方位敏感模块21和第二磁场方位敏感模块22中的固定层的磁化方向垂直，此时，第一磁场方位信号与第二磁场方位信号之间的相位差为90°。
磁场方位敏感模块可以用于检测外部磁场的旋转角度范围，例如，外部磁场的旋转角度为80°时，由于磁场方位敏感模块存在工艺误差或者存在温度漂移，其输出不稳定，存在电平跳动，此时第二磁场方位敏感模块22输出的第二磁场方位信号可以为高电平，然而，也可能受到工艺误差或者温度漂移影响，第二磁场方位信号为低电平，此时磁场角度检测组件10输出的差分信号经过反正切计算得到的角度A可以为80°(参见图5中的点A1)或者260°(参见图5中的点A2)，由于单独的第二磁场方位敏感模块22输出电平存在跳变的概率，因此其输出结果既可能显示为80°，也可能显示为260°，因此检测结果可靠性较低。
通过增加第一磁场方位敏感模块21，若此时第一磁场方位敏感模块21输出的第一磁场方位信号为高电平，则可以确定外部磁场的旋转角度为80°，若第一磁场方位敏感模块21输出的第一磁场方位信号为低电平，则可以确定外部磁场的旋转角度为260°，由于80°距离第一磁场方位敏感模块21的电平跳变角度0°和180°之间的角度差值较大，因此不存在电平跳变的可能性，第一磁场方位敏感模块21输出的第一磁场方位信号的电平稳定性较高，从而增加了检测结果的可靠性。
进一步地，若外部磁场的旋转角度为181°，若只有第一磁场方位敏感模块21检测外部磁场的旋转角度的方位，由于181°靠近180°，第一磁场方位敏感模块21输出的可以为高电平，也可能为低电平，此时磁场角度检测组件10输出的差分信号经过反正切计算得到的角度A可以为181°或者1°，由于单独的第一磁场方位敏感模块21的输出电平存在跳变的概率，因此其输出结果既可能显示为181°，也可能显示为1°，因此检测结果可靠性较低。
通过增加第二磁场方位敏感模块22，若此时第二磁场方位敏感模块22输出的第二磁场方位信号为高电平，则可以确定外部磁场的旋转角度为1°，若第二磁场方位敏感模块22输出的第二磁场方位信号为低电平，则可以确定外部磁场的旋转角度为181°，由于1°距离第一磁场方位敏感模块21的电平跳变角度90°和270°之间的角度差值较大，因此不存在电平跳变的可能性，第二磁场方位敏感模块22输出的第一磁场方位信号的电平稳定性较高，从而增加了检测结果的可靠性。
在一个实施例中，当0°≤A<45°时，若所述第二磁场方位信号为第一电平状态，则确定外部磁场的旋转角度范围为0°至45°；若第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定外部磁场的旋转角度范围为180°至225°。
具体的，结合图5中的波形示意图可知，若0°≤A<45°，由于A靠近0°，此时第一磁场方位信号由于磁场方位敏感模块存在工艺误差或者存在温度漂移，其电平可能不稳定，例如，可能为第一电平状态，也可能为第二电平状态，而第二磁场方位信号的电平稳定输出为第一电平状态或者第二电平状态，因此，根据第二磁场方位信号的电平状态，即可判断外部磁场的旋转角度范围，进而确认外部磁场的旋转角度θ，例如，第一电平状态为高电平，第二电平状态为低电平，若第二磁场方位信号为低电平，则判定外部磁场的旋转角度范围为180°至225°，可以基于该旋转角度范围和磁场检测角度A确认外部磁场的旋转角度θ，此时θ与A相差180°。
当45°≤A<135°时，若第一磁场方位信号为第一电平状态，则确定外部磁场的旋转角度范围为45°至135°；若第一磁场方位信号为第二电平状态，则确定外部磁场的旋转角度范围为225°至315°。
具体的，若45°≤A<135°，由于A靠近90°，此时第二磁场方位信号由于磁场方位敏感模块存在工艺误差或者存在温度漂移，其电平可能不稳定，例如，可能为第一电平状态，也可能为第二电平状态，而第一磁场方位信号的电平稳定输出为第一电平状态或者第二电平状态，因此，根据第一磁场方位信号的电平状态，即可判断外部磁场的旋转角度范围，进而确认外部磁场的旋转角度θ。
例如，第一磁场方位信号为高电平，则判定外部磁场的旋转角度范围为45°至135°，可以基于该旋转角度范围和磁场检测角度A确认外部磁场的旋转角度θ，此时θ与A一致，若第一磁场方位信号为低电平，则判定外部磁场的旋转角度范围为225°至315°，可以基于该旋转角度范围和磁场检测角度A确认外部磁场的旋转角度θ，此时θ与A相差180°。
当135°≤A<180°时，若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为135°至180°；若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为315°至360°。
具体的，若135°≤A<180°，由于A靠近180°，此时第一磁场方位信号由于磁场方位敏感模块存在工艺误差或者存在温度漂移，其电平可能存在跳变，可能表现为第一电平状态，也可能为第二电平状态，而第二磁场方位信号的电平稳定输出为第一电平状态或者第二电平状态，因此，根据第二磁场方位信号的电平状态，即可判断外部磁场的旋转角度范围，进而确认外部磁场的旋转角度θ。
例如，第二磁场方位信号为低电平，则判定外部磁场的旋转角度范围为135°≤A<180°，可以基于该旋转角度范围和磁场检测角度A确认外部磁场的旋转角度θ，此时θ与A一致，若第二磁场方位信号为高电平，则判定外部磁场的旋转角度范围为315°至360°，可以基于该旋转角度范围和磁场检测角度A确认外部磁场的旋转角度θ，此时θ与A相差180°。
在一个实施例中，磁场角度检测组件10的输出范围为180度，其输出信号为两对差分电压，Vx＝sin2A，Vy＝cos2A，由此可得Vx/Vy＝tan2A，由于正切函数的周期为180度，因此，基于反正切函数确定磁场检测角度A＝(1/2)*arctan(Vx/Vy)，所得到的旋转角度在360°以内具有两个不同的值，且两个不同的值相差180°。
具体的，由于第一磁场方位敏感模块21以及第二磁场方位敏感模块22已经确定了外部磁场的旋转角度范围，因此，基于外部磁场的旋转角度范围，计算单元基于旋转角度范围选择对应的旋转角度计算公式，对外部磁场的旋转角度进行计算。
例如，在旋转角度范围为0°至45°时，计算磁场的旋转角度为θ＝A，在旋转角度范围为45°至135°时，计算磁场的旋转角度为θ＝A，在旋转角度范围为180°至225°°时，计算磁场的旋转角度为θ＝A+180°，在旋转角度范围为225°至315°以及315°至360°时，计算磁场的旋转角度为θ＝A+180°。
在一个实施例中，图6为磁性编码器的一种结构示意图，参见图6所示，数据融合模块32可以集成于磁性编码器芯片41中，数据读取模块42可以为MCU或者其他数据读取芯片，用于从磁性编码器芯片41中读取数据。
具体的，第一磁场方位敏感模块21和第二磁场方位敏感模块22分别与磁性编码器芯片41的引脚TMRX和引脚TMRY连接，用于向磁性编码器芯片41发送第一磁场方位信号、第二磁场方位信号，磁场角度检测组件10的差分信号输出引脚分别与磁性编码器芯片41的差分信号输入引脚(引脚SINP、引脚SINN、引脚COSP、引脚COSN)一一对应连接，用于向磁性编码器芯片41发送第一差分信号和第二差分信号，磁性编码器芯片41的SCLK引脚、CSEL引脚、MOSI引脚以及MISO引脚分别与数据读取模块42的SCLK引脚、CSEL引脚、MOSI引脚以及MISO引脚一一对应连接。
磁性编码器芯片41的多个数据引脚(引脚P0、引脚P1、引脚P2、引脚P3、引脚P4、引脚P5)用于向数据读取模块42发送旋转角度数据，该旋转角度数据可以包括ABZ形式的数字信号、UVW形式的数字信号以及PWM形式的数字信号中的至少一项。
例如，图7为角度编码单元根据旋转角度信号进行编码处理的旋转方向示意图，下面结合图7进行说明，ABZ可以用于表征磁场的旋转方向，当磁场正向旋转时候，B输出信号领先A信号四分之一个周期，相反当磁场反向旋转的时候，A输出信号领先B信号四分之一个周期，Z信号指示当前位置为0。
具体的，Z信号可以用来指示当前角度为0，其宽度可以通过6位OTP参数ABZIND进行调节，具体参数对应模式如图8所示。
进一步地，ABZ的分辨率可以通过OTP12位参数AZBPPT进行调整，其,调整范围可以为4PPR至16384PP。
进一步地，为了控制ABZ信号的过0点稳定度，在ABZ输出可以***一定的磁滞，所***的磁滞范围可以由16位MTP参数ABZHYS直接输入对应磁滞角度数值。
在一个具体应用实施例中，在磁性编码器芯片41上电16ms后，ABZ信号就可以正常输出。
在一个实施例中，图9为角度编码单元根据旋转角度信号进行编码处理的旋转周期示意图，UVW形式的数字信号可以用于表征磁场旋转周期的个数，结合图10所示，在磁场旋转360度后，角度编码单元分别输出1个周期(对极数)，图9为对极数为1，占空比1:1的信号的示意图，此时，UVW信号彼此之间有三分之一周期的延迟，通过调整OTP的8位参数UVWPOLS，可以改变UVW对极数量达到256。
实施例2
本申请实施例还提供了一种磁性编码器的工作方法，本实施例中的工作方法可以应用于上述任一项实施例所述的磁性编码器。
参见图10所示，工作方法包括步骤S10、步骤S20、步骤S30。
在步骤S10中，根据外部磁场的磁场角度变化生成以180°为周期循环变化的磁场检测角度。
在步骤S20中，生成第一磁场方位信号和第二磁场方位信号。
在步骤S30中，根据所述第一磁场方位信号、所述第二磁场方位信号以及所述磁场检测角度生成磁场角度信息。
具体的，结合图1所示，步骤S10中，可以通过磁场角度检测组件10用于根据外部磁场的磁场角度变化生成以180°为周期循环变化的磁场检测角度，设置磁场角度检测组件10的第一矢量方向和第二矢量方向垂直，当外部磁场的磁场方向与所述第一矢量方向平行时，磁场角度检测组件10输出的磁场检测角度为0°或180°。
在步骤S20中，可以通过两个磁场方位敏感模块检测外部磁场的方位信号，根据外部磁场的变化分别生成第一磁场方位信号和第二磁场方位信号，当外部磁场的磁场方向与第一矢量方向一致时，第一磁场方位信号呈现为第一电平状态；当外部磁场的磁场方向与所述第一矢量方向相反时，第一磁场方位信号呈现为第二电平状态；当外部磁场的磁场方向与第二矢量方向一致时，第二磁场方位信号呈现为所述第一电平状态；当外部磁场的磁场方向与所述第二矢量方向相反时，所述第二磁场方位信号呈现为所述第二电平状态。
具体的，结合图1所示，可以通过第一磁场方位敏感模块21、第二磁场方位敏感模块22检测磁场旋转的方位，其中，第一磁场方位敏感模块21基于外部磁场的旋转角度生成第一磁场方位信号，第二磁场方位敏感模块22基于外部磁场的旋转角度生成第二磁场方位信号。
结合图2所示，第一磁场方位敏感模块21与第二磁场方位敏感模块22可以分别设于磁场角度检测组件10的第一矢量方向(参见图2中的Y)和第二矢量方向(参见图2中的X)，当外部磁场的磁场方向与第一矢量方向一致时，第一磁场方位信号呈现为第一电平状态，当外部磁场的磁场方向与第一矢量方向相反时，第一磁场方位信号呈现为第二电平状态，其中，第一电平状态可以为高电平状态，第二电平状态可以为低电平状态。
由于第一矢量方向与第二矢量方向垂直，第一磁场方位敏感模块21与第二磁场方位敏感模块22的位置也相对磁场角度检测组件10的位置垂直设置，当外部磁场的磁场方向与第二矢量方向一致时，第二磁场方位信号呈现为第一电平状态，当外部磁场的磁场方向与所述第二矢量方向相反时，所述第二磁场方位信号呈现为所述第二电平状态。
在一个具体应用实施例中，第一磁场方位敏感模块21的固定层的磁化方向与磁场角度检测组件10的第一矢量方向平行，第二磁场方位磁感模块22的固定层的磁化方向与所述磁场角度敏感模块的第二矢量方向平行，由于该第一矢量方向与第二矢量方向垂直，此时，第一矢量方向可以作为Y轴方向，第二矢量方向可以作为X轴方向，从而基于第一磁场方位信号和第二磁场方位信号可以确定磁场旋转的角度范围，以及外部磁场的旋转圈数。
在一个实施例中，在步骤S30中，当0°≤A<45°时，若第二磁场方位信号为第一电平状态(即为高电平，稳定为1)，则确定θ＝A；若第二磁场方位信号为第二电平状态(即为低电平，稳定为0)，则确定θ＝A+180°；其中，A表示所述磁场检测角度，θ表示外部磁场的旋转角度。
在0°≤A<45°时，仅仅根据第二磁场方位敏感模块22输出的第二磁场方位信号即可判断出外部磁场的旋转角度θ的计算公式，此时，若第二磁场方位信号为第一电平状态，则确定θ＝A，即θ位于0至180°之间，若第二磁场方位信号为第二电平状态，则确定θ＝A+180°，即θ位于180°至360°之间，第一磁场方位敏感模块21输出的第一磁场方位信号既可以为第一电平状态，也可以为第二电平状态。
当45°≤A<135°时，若所述第一磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定θ＝A；若所述第一磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定θ＝A+180°。
在45°≤A<135°时，仅仅根据第一磁场方位敏感模块21输出的第一磁场方位信号即可判断出外部磁场的旋转角度θ的计算公式，此时，若第一磁场方位信号为第一电平状态，则确定θ＝A，即θ位于0至180°之间，若第一磁场方位信号为第二电平状态，则确定θ＝A+180°，即θ位于180°至360°之间，第二磁场方位敏感模块22输出的第一磁场方位信号既可以为第一电平状态，也可以为第二电平状态。
当135°≤A<180°时，若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定θ＝A；若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定θ＝A+180°。
在135°≤A<180°时，仅仅根据第二磁场方位敏感模块22输出的第二磁场方位信号即可判断出外部磁场的旋转角度θ的计算公式，此时，若第二磁场方位信号为第二电平状态，则确定θ＝A，即θ位于0至180°之间，若第二磁场方位信号为第一电平状态，则确定θ＝A+180°，即θ位于180°至360°之间，第一磁场方位敏感模块21输出的第一磁场方位信号既可以为第一电平状态，也可以为第二电平状态。
具体的，根据第一磁场方位敏感模块21和第二磁场方位敏感模块22生成的第一磁场方位信号、第二磁场方位信号可以确定外部磁场的旋转角度计算公式，基于该旋转角度计算公式以及磁场角度检测组件10的输出的磁场检测角度A计算外部磁场的旋转角度θ。
磁场方位敏感模块可以用于检测外部磁场的旋转角度范围，例如，外部磁场的旋转角度为80°时，由于磁场方位敏感模块存在工艺误差或者存在温度漂移，其输出不稳定，存在电平跳动，此时第二磁场方位敏感模块22输出的第二磁场方位信号可以为高电平，然而，也可能受到工艺误差或者温度漂移影响，第二磁场方位信号为低电平，此时磁场角度检测组件10输出的差分信号经过反正切计算得到的角度A可以为80°(参见图6中的点A1)或者260°(参见图6中的点A2)，由于单独的第二磁场方位敏感模块22输出电平存在跳变的概率，因此其输出结果既可能显示为80°，也可能显示为260°，因此检测结果可靠性较低。
通过增加第一磁场方位敏感模块21，若此时第一磁场方位敏感模块21输出的第一磁场方位信号为高电平，则可以确定外部磁场的旋转角度为80°，若第一磁场方位敏感模块21输出的第一磁场方位信号为低电平，则可以确定外部磁场的旋转角度为260°，由于80°距离第一磁场方位敏感模块21的电平跳变角度0°和180°之间的角度差值较大，因此不存在电平跳变的可能性，第一磁场方位敏感模块21输出的第一磁场方位信号的电平稳定性较高，从而增加了检测结果的可靠性。
进一步地，若外部磁场的旋转角度为181°，若只有第一磁场方位敏感模块21检测外部磁场的旋转角度的方位，由于181°靠近180°，第一磁场方位敏感模块21输出的可以为高电平，也可能为现低电平，此时磁场角度检测组件10输出的差分信号经过反正切计算得到的角度A可以为180°或者1°，由于单独的第一磁场方位敏感模块21的输出电平存在跳变的概率，因此其输出结果既可能显示为180°，也可能显示为1°，因此检测结果可靠性较低。
通过增加第二磁场方位敏感模块22，若此时第二磁场方位敏感模块22输出的第二磁场方位信号为高电平，则可以确定外部磁场的旋转角度为1°，若第二磁场方位敏感模块22输出的第二磁场方位信号为低电平，则可以确定外部磁场的旋转角度为181°，由于1°距离第一磁场方位敏感模块21的电平跳变角度90°和270°之间的角度差值较大，因此不存在电平跳变的可能性，第二磁场方位敏感模块22输出的第一磁场方位信号的电平稳定性较高，从而增加了检测结果的可靠性。
在一个实施例中，在步骤S30中，当0°≤A<45°时，若所述第二磁场方位信号为第一电平状态，则确定外部磁场的旋转角度范围为0°至45°；若第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定外部磁场的旋转角度范围为180°至225°。
具体的，结合图5中的波形示意图可知，若0°≤A<45°，由于A靠近0°，此时第一磁场方位信号由于磁场方位敏感模块存在工艺误差或者存在温度漂移，其电平可能不稳定，例如，可能为第一电平状态，也可能为第二电平状态，而第二磁场方位信号的电平稳定输出为第一电平状态或者第二电平状态，因此，根据第二磁场方位信号的电平状态，即可判断外部磁场的旋转角度范围，进而确认外部磁场的旋转角度θ，例如，第一电平状态为高电平，第二电平状态为低电平，若第二磁场方位信号为低电平，则判定外部磁场的旋转角度范围为180°至225°，可以基于该旋转角度范围和磁场检测角度A确认外部磁场的旋转角度θ，此时θ与A相差180°。
当45°≤A<135°时，若第一磁场方位信号为第一电平状态，则确定外部磁场的旋转角度范围为45°至135°；若第一磁场方位信号为第二电平状态，则确定外部磁场的旋转角度范围为225°至315°。
具体的，若45°≤A<135°，由于A靠近90°，此时第二磁场方位信号由于磁场方位敏感模块存在工艺误差或者存在温度漂移，其电平可能不稳定，例如，可能为第一电平状态，也可能为第二电平状态，而第一磁场方位信号的电平稳定输出为第一电平状态或者第二电平状态，因此，根据第一磁场方位信号的电平状态，即可判断外部磁场的旋转角度范围，进而确认外部磁场的旋转角度θ。
例如，第一磁场方位信号为高电平，则判定外部磁场的旋转角度范围为45°至135°，可以基于该旋转角度范围和磁场检测角度A确认外部磁场的旋转角度θ，此时θ与A一致，若第一磁场方位信号为低电平，则判定外部磁场的旋转角度范围为225°至315°，可以基于该旋转角度范围和磁场检测角度A确认外部磁场的旋转角度θ，此时θ与A相差180°。
当135°≤A<180°时，若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为135°至180°；若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为315°至360°。
具体的，若135°≤A<180°，由于A靠近180°，此时第一磁场方位信号由于磁场方位敏感模块存在工艺误差或者存在温度漂移，其电平可能存在跳变，可能表现为第一电平状态，也可能为第二电平状态，而第二磁场方位信号的电平稳定输出为第一电平状态或者第二电平状态，因此，根据第二磁场方位信号的电平状态，即可判断外部磁场的旋转角度范围，进而确认外部磁场的旋转角度θ。
例如，第二磁场方位信号为低电平，则判定外部磁场的旋转角度范围为135°≤A<180°，可以基于该旋转角度范围和磁场检测角度A确认外部磁场的旋转角度θ，此时θ与A一致，若第二磁场方位信号为高电平，则判定外部磁场的旋转角度范围为315°至360°，可以基于该旋转角度范围和磁场检测角度A确认外部磁场的旋转角度θ，此时θ与A相差180°。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁性编码器，其特征在于，所述磁性编码器包括：
磁场角度检测组件，用于根据外部磁场的磁场角度变化生成以180°为周期循环变化的磁场检测角度，所述磁场角度检测组件具有第一矢量方向和第二矢量方向，所述第一矢量方向与所述第二矢量方向垂直，当外部磁场的磁场方向与所述第一矢量方向平行时，所述磁场检测角度为0°或180°；
第一磁场方向敏感模块，用于生成第一磁场方位信号，当外部磁场的磁场方向与所述第一矢量方向一致时，所述第一磁场方位信号呈现为第一电平状态，当外部磁场的磁场方向与所述第一矢量方向相反时，所述第一磁场方位信号呈现为第二电平状态；
第二磁场方向敏感模块，用于生成第二磁场方位信号，当外部磁场的磁场方向与所述第二矢量方向一致时，所述第二磁场方位信号呈现为所述第一电平状态，当外部磁场的磁场方向与所述第二矢量方向相反时，所述第二磁场方位信号呈现为所述第二电平状态；
数据融合模块，与所述磁场角度检测组件、所述第一磁场方向敏感模块以及所述第二磁场方向敏感模块连接，用于根据所述第一磁场方位信号、所述第二磁场方位信号以及所述磁场检测角度生成磁场角度信息。
2.如权利要求1所述的磁性编码器，其特征在于，所述磁场角度检测组件包括磁场角度敏感模块和反正切处理模块；
所述磁场角度敏感模块用于根据外部磁场的磁场角度变化生成第一差分信号和第二差分信号；
所述反正切处理模块用于根据所述第一差分信号、所述第二差分信号以及预设的反正切函数确定所述磁场检测角度。
3.如权利要求2所述的磁性编码器，其特征在于，所述磁场角度敏感模块包括多个各向异性磁电阻；
多个所述各向异性磁电阻分别组成第一惠斯通电桥和第二惠斯通电桥，所述第一惠斯通电桥用于根据外部磁场角度变化输出第一差分信号，所述第二惠斯通电桥用于根据所述外部磁场角度变化输出第二差分信号，其中，所述第二惠斯通电桥与所述第一惠斯通电桥之间的夹角为45°。
4.如权利要求3所述的磁性编码器，其特征在于，所述反正切处理模块具体用于根据以下反正切函数确定所述磁场检测角度：
A＝(1/2)*arctan(Vx/Vy)；
其中，A为所述磁场检测角度，Vx＝(Vx+)-(Vx-)，Vy＝(Vy+)-(Vy-)，Vx+、Vx-分别为所述第一差分信号的第一线电压和第二线电压，Vy+、Vy-分别为所述第二差分信号的第一线电压和第二线电压。
5.如权利要求1所述的磁性编码器，其特征在于，所述第一磁场方向敏感模块和所述第二磁场方向敏感模块均包括隧道磁电阻，所述第一磁场方向敏感模块的隧道磁电阻的固定层的磁化方向与所述第一矢量方向一致，所述第二磁场方向敏感模块的隧道磁电阻的固定层的磁化方向与所述第二矢量方向一致。
6.如权利要求1至5任一项所述的磁性编码器，其特征在于，所述数据融合模块具体用于：
当0°≤A<45°时，若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定θ＝A；若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定θ＝A+180°；
当45°≤A<135°时，若所述第一磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定θ＝A；若所述第一磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定θ＝A+180°；
当135°≤A<180°时，若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定θ＝A；若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定θ＝A+180°；
其中，A表示所述磁场检测角度，θ表示所述外部磁场的旋转角度。
7.如权利要求1至5任一项所述的磁性编码器，其特征在于，所述数据融合模块具体用于：
当0°≤A<45°时，若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为0°至45°；若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为180°至225°；
当45°≤A<135°时，若所述第一磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为45°至135°；若所述第一磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为225°至315°；
当135°≤A<180°时，若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为135°至180°；若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为315°至360°；
其中，A表示所述磁场检测角度。
8.一种磁性编码器的工作方法，其特征在于，所述工作方法包括：
根据外部磁场的磁场角度变化生成以180°为周期循环变化的磁场检测角度；
生成第一磁场方位信号和第二磁场方位信号；
根据所述第一磁场方位信号、所述第二磁场方位信号以及所述磁场检测角度生成磁场角度信息；
其中，设置第一矢量方向和第二矢量方向，所述第一矢量方向与所述第二矢量方向垂直，当外部磁场的磁场方向与所述第一矢量方向平行时，所述磁场检测角度为0°或180°；当外部磁场的磁场方向与所述第一矢量方向一致时，所述第一磁场方位信号呈现为第一电平状态；当外部磁场的磁场方向与所述第一矢量方向相反时，所述第一磁场方位信号呈现为第二电平状态；当外部磁场的磁场方向与所述第二矢量方向一致时，所述第二磁场方位信号呈现为所述第一电平状态；当外部磁场的磁场方向与所述第二矢量方向相反时，所述第二磁场方位信号呈现为所述第二电平状态。
9.如权利要求8所述的工作方法，其特征在于，所述根据所述第一磁场方位信号、所述第二磁场方位信号以及所述磁场检测角度生成磁场角度信息，包括：
当0°≤A<45°时，若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则θ＝A；若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则θ＝A+180°；
当45°≤A<135°时，若所述第一磁场方位信号为所述第一电平状态，则θ＝A；若所述第一磁场方位信号为所述第二电平状态，则θ＝A+180°；
当135°≤A<180°时，若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则θ＝A；若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则θ＝A+180°；
所述磁场检测角度为A，所述外部磁场的旋转角度为θ。
10.如权利要求8所述的工作方法，其特征在于，所述根据所述第一磁场方位信号、所述第二磁场方位信号以及所述磁场检测角度生成磁场角度信息，包括：
当0°≤A<45°时，若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为0°至45°；若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为180°至225°；
当45°≤A<135°时，若所述第一磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为45°至135°；若所述第一磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为225°至315°；
当135°≤A<180°时，若所述第二磁场方位信号为所述第二电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为135°至180°；若所述第二磁场方位信号为所述第一电平状态，则确定所述外部磁场的旋转角度范围为315°至360°；
其中，A表示所述磁场检测角度。
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