一种新型绝对式多磁极磁电编码器

提出了一种绝对式多磁极磁电编码器的实现方案,采用线性霍尔和开关霍尔组合使用的方式去测量2组极对数互质的多磁极永磁体之间的位置关系和绝对角度。结合现有的磁电编码器成果,确定了磁电编码器的绝对角度计算方案。通过理论分析、作图分析以及与理论推导结合的方式确定了永磁体磁极的数量关系、霍尔元件的布置方式以及具体的磁极识别过程。并利用MATLAB软件模拟磁电编码器的工作过程,证明了绝对角度计算方案的可行性。     

基于偏心槽对芯片结构涡流效应的设计策略

现行的霍尔传感器是将一块闭合的金属芯片封装而成,在交变的磁场作用下金属基板会产生涡流磁场,随着频繁的开关和输出电流频繁变换,将使霍尔芯片受到的实际磁场因涡电流产生的磁场相抵消而有所减少,导致电压输出误差较大以及响应时间较慢,针对现有市面上的霍尔传感器封装结构中的芯片易产生涡电流效应,导致芯片输出电压值误差较大和输出电压响应时间较慢的问题,研究提出一种基于偏心槽的霍尔传感器芯片封装结构设计,通过磁场仿真软件分析和di/dt设备对比测试,验证了本新型封装结构相比现有封装结构能有效抑制和降低芯片涡电流效应、降低电压输出误差和响应时间、提高霍尔传感器的带宽及技术性能。     

阵列式霍尔传感器去偏心误差优化算法设计

在实际应用中,因为导线偏心误差的存在,会使阵列式霍尔传感器的测量精度受到很大影响。为了解决这一问题,文中以由八个霍尔元件构成的圆形阵列式霍尔电流传感器为例,在分析了导线位置偏移对霍尔传感器测量精度的影响的基础上,对比前人提出的导线定位算法,提出并详细阐述了去偏心误差优化算法设计,通过检测导线位置的偏移引起的各霍尔元件输出电压的变化,对各个霍尔元件的输出电压增益进行自动反馈调整,在尽力简化算法运算复杂度的同时起到消除导线偏心误差的作用。仿真结果表明,通过对霍尔元件输出电压加权增益系数的反馈调整,可以很好地消除导线偏心误差的影响,使传感器的测量精度得到很大的提高。该算法适用于所有圆形阵列式的霍尔电流传感器,亦可推广至所有基于圆形阵列结构的电流测量传感器。     

低成本的正弦驱动直流无刷电机控制系统设计

为了使正弦驱动直流无刷电机控制系统具有较高性价比,提出一种使用线性霍尔传感器作为电机反馈元件的低成本正弦驱动直流无刷电机控制方法。该方法使用线性霍尔传感器代替光电编码器和开关霍尔传感器,从线性霍尔传感器输出信号中得到转子位置和速度信息;在此基础上,讨论了基于数字信号控制器dsPIC30F3010A的三相直流无刷电机控制系统设计,给出了该系统的硬件电路结构和软件设计方法。实现结果表明了所设计控制系统合理可行,具有较高性价比。     

低成本永磁交流伺服系统设计

提出一种使用线性霍尔传感器作为电机反馈元件的永磁同步电动机交流伺服控制系统.该系统采用线性霍尔传感器代替光电编码器和开关霍尔传感器,从线性霍尔传感器输出信号中得到转子位置和速度信息;在此基础上,给出一种直接在三相静止坐标系中产生相电流命令的磁场定向控制算法.将提出的交流伺服系统应用在工业缝纫机中,实现结果表明了所设计控制系统合理可行,具有较高性价比.     

基于查表原理的单对磁极编码器研制

与光电编码器相比,磁性编码器结构简单、易微型化、且不受尘埃及结雾的影响,但其分辨率和精度较低且难以提高,严重制约了其应用和发展。针对单对磁极编码器,深入分析了传统处理方式上存在的缺陷,提出一种基于标定查表的信号处理方式。采用六路霍尔传感器均布在圆周上,把变化的磁场转换成电压信号,经差分得到查表用三相电压信号。在离线状态下,用高精度光电编码器对电压信号与电机旋转角度进行标定,并把角度数据存储在EEPROM中。工作过程中采用三相电压信号分区间查表得到电机旋转角度值,用FPGA(programmablegatearrayField)进行信号处理,实现了分辨率15位,精度14位(16384线)的角度输出,能够满足电机恶劣环境下高精度位置检测的要求。     

用巨磁电阻电流传感器解决光伏电流在低温下的测量精度问题

介绍巨磁电阻电流传感器的工作原理,比较巨磁电阻电流传感器与霍尔电流传感器在太阳能光伏发电智能型汇流箱中的应用情况,最后给出巨磁电阻电流传感器在-40～＋85℃范围内的实测非线性数据和曲线图。实测数据表明,巨磁电阻电流传感器完全可以取代霍尔电流传感器,用于解决光伏电流测量在低温下的线性精度问题。     

霍尔传感器故障下的永磁同步电机容错控制

在含有三相霍尔位置传感器的永磁同步电机(PMSM)控制系统中,针对PMSM中霍尔位置传感器的故障,导致转子位置估算不准确、电机无法正常驱动的问题,提出了一种PMSM多故障诊断与容错控制的算法。根据霍尔位置传感器输出位置信号,判断传感器故障类型。在传统平均速度算法估算转子位置的基础上,建立电流滑模观测器,通过锁相环提取转子位置。针对不同霍尔传感器故障状态,将平均速度算法与滑模观测结果加权输出。最后,通过实验验证了各相霍尔位置传感器故障下电机系统容错控制策略。实验结果表明,该策略能在各种霍尔故障情况下完成转子角度的估算,实现PMSM驱动系统中容错控制。     

无刷直流电机霍尔信号细分反馈方法的研究

无刷直流电机霍尔传感器的主要作用是实现换向,其分辨率比较低。在闭环的位置和速度控制系统的设计中,为了使系统简单可靠和成本低,倾向于只用电机自身的霍尔传感器的信号进行位置和速度反馈,不需要另外安装别的检测元件如光电脉冲编码器等。在这种情况下,提高霍尔传感器输出的反馈信号的分辨率是很重要的。本文提出了一种数字化细分方法,基于该方法,反馈信号的分辨率可提高6倍。该方法已经成功地获得了实际应用。     

适用于霍尔电流传感器的温漂补偿电路设计

霍尔电流传感器中存在的温漂会影响传感器的精度,特别是在极端高温和低温下影响更加明显,这限制了霍尔传感器 应用的场合。 针对该问题本文设计实现了一种适用于霍尔电流传感器的宽温度范围温漂补偿电路。 温漂补偿电路通过将增益 补偿与带隙补偿相结合,在霍尔电压放大电路中采用与霍尔元件形状材料均一致的负载电阻,补偿了霍尔元件的温漂误差;同 时利用带隙基准电路产生的高低温补偿电流实现对放大器电路的尾电流的温度补偿,使得霍尔电流传感器可以在更宽的温度 范围内保持灵敏度稳定。 采用 GF0. 18 μm BiCMOS 工艺制程,仿真验证表明,在 5 V 电源电压下,电路在-40 ℃ ~ 140 ℃的宽温 度范围内,灵敏度温漂误差小于 0. 3%,温漂系数达到 35 ppm/ ℃ 。 相较于其他温度补偿设计,该设计实现了对霍尔传感器高阶 温度误差的补偿,使得霍尔传感器具有更宽的工作温度范围以及更小的温漂误差,且不需要额外的数字处理电路,具有较高的 工程应用价值。     

基于STM32的磁编码器的设计

选用巨磁阻传感器作为敏感元件,设计一款基于STM32微控制器的磁编码器。由正交放置在圆柱状磁体下方的4个巨磁阻传感器输出两路正交电压信号,该电压信号经过调理电路滤波、放大,采用STM32微处理器对放大后的两路电压信号进行模数转换,然后对转换后的数字量进行校正、辩向和查表等来完成信号处理,输出准确的旋转角度值,并根据需要灵活选择合适的编码器输出方式。试验结果表明,磁编码器具有较高的检测精度以及实时性。     

冰堵位置检测中应变电桥的非线性问题研究

在现场测量中温度变化大而剧烈,由于应变式传感器对温度有一定的敏感度,会使传感器的零点输出产生变化,使得输出值随现场环境温度变化,从而造成测量误差.电阻应变式传感器基于它的结构设计的随意性和适用性,在输油管线冰堵位置检测中取得了良好的应用,但是普通的应变式传感器不经改造是无法在现场测量中直接应用的.本文通过对环境温度的变化引起传感器零点漂移和灵敏度漂移,加上传感器本身所存在的非线性问题,以及现场所受其他干扰等问题进行研究,提供设计和应用传感器应变电桥的方法,使测量精度满足现场应力测量的需要.     

多模式磁偏码器设计

为了提供电动机伺服控制所需要的不同模式的位置信号而设计的磁编码器采用了一种全新的双磁钢复合磁路结构。利用2S-10芯片的三轴霍尔效应,感应平行芯片表面的磁场,把磁信号转换成正余弦电信号;在对原始信号误差进行理论分析的基础上,通过DSP对原始正余弦信号进行误差补偿并对角度进行反正切运算,实现增量模式、PWM模式和同步串口模式信号;三步锁定型开关霍尔元件输出无刷直流电机换相信号,最终实现了3种模式信号同时输出。信号右达8位精度、10位分辨率。     

磁旋转编码器在永磁同步电机位置测量中的应用

为了检测永磁同步电机磁极位置,在电机位置传感器安装之后要对其进行初始定位.根据电机反电动势信号与电机位置角的关系,利用电机反电动势过零信号来定位磁旋转编码器.根据这一方案,无需调整编码器的安装位置即能够确定磁旋转编码器所输出的绝对角度与电机位置角的关系.测试结果还表明,根据磁旋转编码器输出的绝对角度,在电机刚开始转动时就能够精确检测出电机磁极的初始位置,其分辨率能够满足课题要求.     

无刷直流电机转子位置冗余检测方法研究

转子位置检测是影响无刷直流电机可靠性的关键因素之一。根据无刷电机转子位置传感器的冗余配置准则,提出一种基于霍尔元件和旋转变压器的非相似余度检测方案。详细分析了这两类传感器的输出与无刷电机的最佳换相逻辑关系,通过对传感器工作特点的讨论分别给出各传感器的故障判别准则,并基于传感器输出信息设计了"角度互检控+电平比对"的两级容错管理策略,最后通过可靠性建模与预测得到系统的可靠度达0.996 9,比由两组霍尔元件构成的相似余度可靠度高31.47%。实验结果证明了余度方案及其容错策略的有效性。     

基于二维回归分析法的霍尔电流传感器温度补偿

霍尔电流传感器受温度影响比较大,因此需要对该传感器进行温度补偿。本文在恒温场中对霍尔电流传感器施加不同的测试电流,用温度传感器监测它的工作温度,根据监测结果采用二维回归分析法建立起被测电流、霍尔电流传感器输出电压和其丁作温度之间的函数关系并进行数据融合处理,削弱温度对该电流传感器的干扰。融合结果表明,补偿后比补偿前该电流传感器的测量精度提高了1～2个数量级。将该算法存储到单片机中,通过硬件电路实现对两传感器采集数据的实时处理,使得该传感测试系统具有一定的自适应能力。同以往的方法相比,该软件补偿方法更能满足实际测量的要求。     

平面霍尔效应传感器的原理与研究进展

首先简要介绍了铁磁材料平面霍尔效应(PHE)的原理,然后介绍了基于平面霍尔效应的传感器的研究进展.其中包括传感器尺寸及形状的变化和材料的改进、制作工艺及流程.接着介绍了PHE传感器的几种典型结构,总结了温度、铁磁层薄膜厚度等对传感器灵敏度的影响.最后,讨论了目前存在的问题及发展前景.     

霍尔传感器温度补偿方法研究

利用半导体霍尔效应制成的霍尔元件,当控制电流和环境温度一定时,霍尔电势与磁场的磁感应强度成正比,半导体自身的温度特性直接影响到霍尔传感器的使用效果,只有采取必要的温度补偿措施才能保证信号测量的精度,恒压供电输入端补偿方法不能控制电源内阻的影响,恒流源供电可以消除电源内阻影响,但处理过程中忽略了高次项仍然是影响精度的因素,采用输入端、输出端同步补偿的方式,进一步改善了传感器的温度特性,提高了霍尔传感器的环境适应能力。