基于磁编码器的离轴式绝对角度测量方法

在分析磁编码器实现离轴式相对角度测量的原理基础上,提出一种采用两组环形磁栅和两个磁编码器实现的离轴式绝对角度测量方法,该方法能够实现360°量程的绝对角度测量,并提高了分辨率。利用MATLAB对该方法进行了仿真,仿真结果表明该方法正确可行,具有工程应用价值。     

喷水织机主轴位置多路输出集成式磁编码器原理与应用

针对喷水织机主轴同步多路输出信号检测的需求,采用磁旋转编码芯片AS5145和控制芯片dsPIC30F4012,设计出多路输出信号的输出时刻和宽度与喷水织机主轴旋转角度相关联的可编程智能集成式磁编码器.可以独立地对每路信号编程到主轴的任意角度和输出宽度,实现了喷水织机多路信号多角度实时同步检测功能;智能集成式磁编码器带CAN通信功能,可以在线修改多路信号的同步角度和宽度,具备集成化、智能化、高分辨率、高性能、低成本、可靠、调试方便等特点.实验结果表明磁编码器能够在高分辨率检测同时与外界设备进行实时通信,同时实现角度可调、脉宽可调、极性可调的信号输出及磁编码器故障检测.     

基于信号运算和插值原理的磁轴角编码器

磁轴角编码器结构简单,易实现微型化,适应恶劣环境能力强。但其分辨率和精度较低,影响其发展和应用。文中针对单对磁极编码器进行改进设计,采用新型的磁体结构设计无接触式传感器,使用TMS320vc5509a进行信号处理,运用数字滤波技术,提高信号质量。使用插值原理提高分辨率和精度,以8bit分辨率实现了1024p／r绝对式角度输出。     

一种新型大中心孔绝对式磁编码器

为测量机器人关节端角度和电机端位置,研制一种基于霍尔原理的新型绝对式磁编码器,采用大中心孔结构,具有大的中心孔、体积小、结构紧凑、分辨率高、绝对式位置测量等特点。传感器由转子和定子组成,转子的磁码盘包括主码道和游标码道,定子由霍尔敏感芯片和信号调理电路板组成;根据游标计算原理,得到了传感器绝对角度的计算方法。通过仿真软件分析了转子的磁场分布和模态;为进一步提高磁编码器的输出精度,提出一种基于遗传优化算法的误差补偿模型,搭建了传感器的标定平台,实验结果表明传感器绝对定位精度可以达到0.2°,经过模型补偿后可以达到0.036°,满足机器人关节及伺服系统设计要求。     

单对磁极磁编码器的信号获取方案

磁编码器相对于光电编码器而言,具有结构简单且不受外界环境影响等优势,但其精度和分辨率较低.针对单对磁极磁编码器,设计了新型的磁体结构,对磁体周围的磁场分布及变化规律进行了理论推导及有限元分析,其中理论推导是从磁偶极子的磁场强度出发的,有限元分析采用的是ANSYS软件.进一步结合实验论证,确定了合适的信号获取方案,为后续的信号处理奠定了良好的基础.     

高性能磁编码器设计

本磁编码器采用奥地利micro systems公司的AS5040芯片,该芯片能够用于360°全角度精确定位,提供10位分辨率的瞬时位置指示,可以同时以两种不同的方式输出转速与位置信号增量输出(积分A/B输出、LSB输出、三相无刷直流电机转换模式输出)和绝对输出(PWM输出、同步串口输出);通过模拟输出,可以完全取代电位计,通过硬件和软件可实现磁场强度自诊断和电源故障的监测功能.实验证明,本磁编码器可完全取代同等精度的光电编码器,而且成本极低.     

单对磁极磁编码器的信号处理方法

针对单对磁极磁编码器产生的电信号,提出一种新颖的算术运算方法对其进行分析处理。由正交放置在圆柱状磁体下方的两个霍尔元件输出双路正交信号,采用现场可编程门阵列(FPGA)芯片作为核心器件,对调理后的数字量进行椭圆校正、辨向、算术运算和非线性校正来完成信号处理,并直接输出旋转角度值。设计并实现了具有高速、高分辨率和高精度性能的单对磁极磁编码器。     

基于基因突变体筛选思想的角度细分方法研究

为了消除环境温度变化等原因造成的多对极角度跳点问题,基于基因突变体筛选思想提出了一种多对极角度分辨率细分方法。首先针对磁电编码器结构进行磁、热场分析,研究磁、热场对磁电编码器角度分辨率的影响。在该研究基础上,依据基因对比筛选技术原理建立多对极磁电编码器参考基因组,将多对极角度极数以及多对极角度扇区数作为参考基因组成员。依据实际计算得到的多对极角度极数及扇区数与固化在单片机内的参考基因组进行筛选对比,判断出角度跳点位置,并依据异常基因特征进行角度分辨率误差修正。通过实验验证,采用所提出方法能够有效抑制环境变化造成的多对极角度跳点问题,最终角度分辨率可达到14位(0.02°),精度达到13位(0.04°)。     

基于DSP与FPGA的电容绝对式编码器的设计北大核心CSCD

为了解决绝对式编码器的编码盘复杂,增量式编码器不能获取绝对位置信息的问题,设计了一种具有2组码道的非接触角度测量的电容式旋转编码器。编码器包括2个定子和1个转子,由FPGA产生的4路相位差90°的高频方波信号作用在定子的发射极上,转子具有正弦轮廓,可将角度位置编码为基于正交调制的相位/频率调制信号,然后利用FPGA和DSP将调制信号数字化解码到角位置,最后通过RS485将数字角度位置传输到计算机上,实现了绝对角位移的在线检测。实验结果表明:设计的编码器工作可靠,测量稳定。     

基于行星齿轮传动和绝对编码器的阀门电动装置设计

介绍了基于行星齿轮传动的阀门电动装置的工作原理,论述了磁旋转绝对编码器采集阀门电动装置行程信号的功能实现,提出了主传动齿轮的参数计算方法及电气控制系统的设计方案。最后阐述了行星齿轮传动和绝对编码器应用于阀门电动装置领域的技术优势。     

磁旋转编码器在2D电磁换向阀测试中的应用

为了解决2D电磁换向阀(以下简称换向阀)测试中,流量检测复杂、试验成本较高的问题,采用磁旋转编码器AS5045完成换向阀中转轴的角位置检测。通过分析换向阀结构及工作原理、磁旋转编码器原理及调理电路,理论计算出转轴角度与流量的关系。比较实测流量值与计算流量值,在误差允许的范围内,二者几乎一致,得出结论:在不具备检测换向阀流量的工况下,可通过检测换向阀旋转角度的方法判断换向阀的输出流量是否满足要求。此方法操作简单,经济可靠。     

绝对式多极磁电轴角编码器的设计

为了实现多对极磁电式轴角编码器的高分辨率绝对式检测并降低其成本,基于改进格雷码构建了一种新型多极磁电轴角编码器模型,提出一种基于校准查表的信号处理方式,以消除磁场非线性和装配误差对测量精度的影响。设计了两个由永磁体磁环构成的码道:粗码道,根据改进格雷码生成N和S极充磁顺序,采用圆周均匀分布的线性霍尔元件得到转子所处磁极区域的绝对偏移量;细分码道,N和S极等距间隔排列,定子上3个线性霍尔元件将磁信号转换为电信号,查表得到转子于所处信号周期内的相对偏移量。在离线状态下,用高分辨率的增量式光电轴角编码器进行校准,对其A/B相脉冲输出和磁电式轴角编码器的霍尔信号同时采样并上传到计算机进行高精度信号重构,得到标准角位移和霍尔信号映射关系,通过单片机的自编程技术将数据存储于主控芯片中固定地址以供查表;角位移检测状态下,根据霍尔信号查表得到绝对角位移。根据上述原理研制出12极磁电式轴角编码器样机,实现了分辨率为±0.72′,精度达±1.2′以下的单圈绝对位置检测。该编码器通过增加磁极数还可进一步提高测量精度。     

可以0.0879度为单位测量旋转角度的车载磁编码器IC

奥地利微电子公司（austriamicrosystems AG）上市了可以0．0879度为单位测量绝对角度的360度磁编码器IC“AS5145”。该编码器分辨率为12bit,可在360度范同内测量4096个绝对位置;配备有霍尔（HALL）元件、模拟前端电路和DDSP,IC的上下两端分别设有两极磁铁,不接触即可测量,还可以10bit或12bit的分辨率测量直角相位的变化;主要用于方向盘转角和前灯位置测量等车载用途。     

基于FPGA脉冲计数的瞬时角加速度测量系统

设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)脉冲计数原理的瞬时角加速度测量系统。该系统可以跟踪测量转轴的瞬时角加速度,且能够补偿因编码器原理、工艺和安装偏差产生的周期性非线性系统误差,从而显著提高测量精度。该系统利用FPGA高速并行的特点,采用乒乓流水线采集机制,对磁旋转编码器的输出脉冲进行精确实时测量,在校正过程中通过计算测量波形相对于理论波形的偏差特征值来拟合出补偿系数,实现在测量过程中对瞬时角加速度测量误差的补偿。实验表明：该系统具有高精度和高分辨率,可以有效补偿由旋转编码器波形偏差而导致的瞬时测量误差,提高测试精度。     

空间磁信标定位系统的信源结构设计

磁信标导航定位系统的信源主要有永磁体磁信标和通电螺线管磁信标两种,基于毕奥-萨伐尔定理提出了锥形组合结构和平面交叉组合结构的永磁体磁信标设计方案,通过与现有的单永磁体信标及正交永磁体信标进行对比,得出锥形组合结构磁信标在与平面夹角为70°时产生的磁场信号性能最佳,在二维平面内能够明显提高信号的指向性;设计磁体夹角为60°的平面交叉组合信标,改善了现有信标存在信号盲区的问题并且提高了信号的传输距离。针对平面交叉组合旋转磁信标分析一元组合信标与二元阵列组合信标产生的磁场性能,仿真结果表明,在不同属性的传播介质中阵列布设信标产生的磁场信号鲁棒性更好。利用NdFeB永磁体材料搭建信号检测分析系统,在基线为5 m,信标旋转角度差值为0时,两种信标布设方法产生的最大误差分别为3.55 nT和5.80 nT,证明了所设计的磁信标结构的实用性,为磁导航定位系统的信号传输距离有限、信号提取困难等问题提供了有效地解决方案。     

有限角磁电编码器角度虚拟补偿细分方法研究

提出一种有限角磁电编码器,充分利用有限角狭小的工作空间,采用对称结构设计单对极磁钢与多对极磁钢的布局,对磁钢进行轴向充磁,采用贴片霍尔对单对极和多对极磁场信号进行采集。针对有限角磁电编码器角度信号不完整的特点,采用虚拟角度补偿方法将有限角磁电编码器的角度值信号补充完整。采用自适应多窗口滤波角度细分方法对磁电编码器角度值进行细分,消除了磁电编码器角度值噪声引发的区间判断错误问题,有效提高了有限角磁电编码器的分辨率。最终通过实验证明了所提出的有限角磁电编码器能够有效抑制角度值跳动,电机速度控制更加平稳,电流正弦特性更好。所提出的有限角磁电编码器的分辨率可以达到13位,精度达到±0.25°。     

基于双增量码道的绝对式编码器设计

通过插补细分技术,提高编码器测量系统的整体精度和分辨率。用两个增量信号的相位关系实现绝对位置的测量。使用较小的光学传感器和简单的光源,实现较低的功耗和空间的节省,从而降低系统成本。     

基于FPGA的高精度磁编码器设计

磁编码器主要用于伺服电机系统的转角和转速测量,针对目前产品精度和分辨率相对较低的现状,提出一种基于FPGA实现的标定查表法细分方案。首先将三路磁头相差120°放置,使磁编码器输出3路相差120°的差分正弦信号,并通过FPGA进行卦限判断,选取线性度最好的一路信号进行信号处理,从而有效地避免了正弦信号的死区。同时利用FPGA对卦限信息和磁编码器输出信号的A／D转换信息进行处理,作为EEPROM的地址信息进行硬件查表,实现对磁编码器信号的倍频处理,从而提高了磁编码器的分辨率和测量精度,可实现每个周期4096份的倍频。     

基于连续小波变换的瞬时频率提取在光电编码器速度测量中的应用（英文）

提出一种新的光电编码器速度测量方法,根据编码器角度测量误差信号中高频分量的渐进特性,通过对角度误差信号进行时频分析,提取编码器的旋转速度。利用功能强大的连续小波变换非平稳信号分析工具,提取角度误差分量的特征。基于连续小波变换,实现了一种称为迭代算法的小波脊提取方法,用于瞬时频率估计。实验结果表明,经过适当的时频分析处理后,角度误差的高频分量可以有效地用于光电编码器的速度测量。该方法能够有效减弱噪声和干扰对测量精度的影响。     

基于连续小波变换的瞬时频率提取在光电编码器速度测量中的应用

提出一种新的光电编码器速度测量方法,根据编码器角度测量误差信号中高频分量的渐进特性,通过对角度误差信号进行时频分析,提取编码器的旋转速度。利用功能强大的连续小波变换非平稳信号分析工具,提取角度误差分量的特征。基于连续小波变换,实现了一种称为迭代算法的小波脊提取方法,用于瞬时频率估计。实验结果表明,经过适当的时频分析处理后,角度误差的高频分量可以有效地用于光电编码器的速度测量。该方法能够有效减弱噪声和干扰对测量精度的影响。