[发明专利]基于霍尔传感器产生的数字模拟信号组合的编码器

说明书

本发明利用在旋转磁极所对应的固定的圆周上分布的八个开关式霍尔传感器分别产生的数字信号组成的循环码和一个线性霍尔传感器产生的模拟信号经过微处理器的软件编程运算组合得到转轴的位置和转速以及角加速度值并在显示屏上显示出实时数值。本发明的特点为：由八个开关式霍尔传感器分别产生的数字信号组成的循环码和一个线性霍尔传感器产生的模拟信号的组合确定转子的位置数值，测出的数据在精度要求的范围内具有连续性，精度高；电路简单，成本低，编程简单，计算量小，响应快，功能多，性能稳定，可靠性高。

技术领域

基于霍尔传感器产生的数字模拟信号组合的编码器属于测量测试技术领域。

背景技术

目前用于测量转轴的位置及转速的磁编码器和光电编码器是自动化领域的关键元件，正在得到越来越广泛的应用。传统的编码器测量的数据采用的是数字信号传输运算，编码器体积大，信号数值不是连续的，测量的精度有限。完全采用模拟信号传输运算数据的编码器，虽然可以测得连续的数据，提高测量的精度，但是电路复杂，运算量大，响应慢。实用新型专利CN203964930U一种光磁编码器包括磁检测部、光检测部和控制电路单元，其中，控制电路单元中具有模数转换电路、起始位置计算电路和旋转角计算电路，通过模数转换电路将光检测部的模拟信号转换成数字信号，再结合磁检测部的数字信号，确定上电时编码器的起始位置信号，在编码器上电后，通过模数转换电路输出的数字信号，再结合起始位置信号，输出旋转角信号。该实用新型的光磁编码器采用磁编码器和光编码器相结合的方式，在每一次编码器上电时都能输出绝对位置编码信号，编码器具有体积小，精度高的特点。专利CN202002858U霍尔测速装置是一种霍尔测速装置包括测速齿轮盘(10)和霍尔传感器(20)，霍尔传感器(20)为至少两个，两个霍尔传感器(20)感应部分之间的间距为至少一个齿再加上1/4齿距。霍尔传感器(20)包括磁钢(21)以及与其固定连接的霍尔元件(22)，所述霍尔传感器(20)的磁钢端朝向测速齿轮盘(10)的齿部。该实用新型采用两组霍尔磁钢组件，并分别错开(n+1/4)齿距，从而实现两路分别错开T/4时间的正交脉冲波形。同时，通过判别两个霍尔元件的波形前后，可以分辨出设备的正反转。该装置不能测量转动体的转动位置。

本发明要解决的问题就是利用在旋转磁极所对应的固定的圆周上分布的八个开关式霍尔传感器和一个线性霍尔传感器分别产生的数字信号组和模拟信号经过微处理器的软件编程运算组合得到转轴的位置和转速以及角加速度值并在显示屏上显示出实时数值。

发明内容

固定磁极的外环通过轴承与固定霍尔传感器的内环相联。固定磁极的转动外环通过机械接口与所测试的元件的动环联接。在固定霍尔传感器的内环和固定磁极的外环安装有电磁屏蔽罩。固定在内环的产生数字信号的八位开关式霍尔传感器的引线经过电平转换与微处理器的接口相连；固定在内环的产生模拟信号的线性霍尔传感器引线通过A/D转换器和电平转换与微处理器的接口相连。经过微处理器的编程运算组合在与微处理器相连的显示屏上实时显示出所测的转子的位置，转子的转速，角加速度，电流，电压数值。

转动环上的磁极距数之和对应的弧长为一个圆周长度。将每个磁极距八等分。在与磁极距内的等分分度线位置对应的固定的外圆周上分布八个开关式霍尔传感器和一个线性霍尔传感器。在与第一个磁极距内的S极磁极区域的第一个分度线位置对应的固定的外圆周上和N极磁极区域的第一个分度线位置对应的固定的外圆周上各分布一个开关式霍尔传感器；在与第二个磁极距内的S极磁极区域的第二个分度线位置对应的固定的外圆周上和N极磁极区域的第二个分度线位置对应的固定的外圆周上各分布一个开关式霍尔传感器；在与第三个磁极距内的S极磁极区域的第三个分度线位置对应的固定的外圆周上和N极磁极区域的第三个分度线位置对应的固定的外圆周上各分布一个开关式霍尔传感器；在与第四个磁极距内的S极磁极区域的第四个分度线位置对应的固定的外圆周上和N极磁极区域的第四个分度线位置对应的固定的外圆周上各分布一个开关式霍尔传感器；在由八个开关式霍尔传感器组成的开关式霍尔传感器组的其中一端的第一个位置安装有一个线性霍尔传感器。