[发明专利]一种感应式绝对角度传感器

权利要求书

1.一种感应式绝对角度传感器，其特征在于：该传感器主要由定子部分和转子部分组成；

定子部分包括定子壳体、定子线圈板和解算板；定子线圈板包含激励信号发射线圈、粗通道信号接收线圈和精通道信号接收线圈；

转子部分包括转子壳体、转子线圈板；转子线圈板包含激励信号接收线圈、粗通道信号发射线圈和精通道信号发射线圈；

传感器通过激励信号发射线圈与激励信号接收线圈之间的谐振耦合传输激励信号，并根据粗、精通道信号发射线圈与粗、精通道信号接收线圈之间耦合的不同磁通量来实现绝对位置的测量；

传感器的定子线圈板和转子线圈板都是基于PCB设计，其中定子线圈板包括一组激励信号发射线圈、两组n周期的粗通道信号接收线圈、两组m周期的精通道信号接收线圈、定子谐振电容；传感器的转子线圈板包括一组激励信号接收线圈、一组n周期的粗通道信号发射线圈、一组m周期的精通道信号发射线圈、转子谐振电容；m大于n，且m与n互为质数；

定子线圈板和转子线圈板安装时保持同心；激励信号发射线圈与激励信号接收线圈同心，且保证内外径相等；粗通道信号发射线圈与粗通道信号接收线圈同心，且保证内外径相等；精通道信号发射线圈与精通道信号接收线圈同心，且保证内外径相等；

所述的激励信号发射线圈与定子谐振电容组成谐振电路，谐振频率为f1；激励信号接收线圈与转子谐振电容组成谐振电路，谐振频率为f2；所述的解算板的激励信号产生电路发出高频激励方波信号；方波信号经过定子部分的谐振电路转换为同频的正弦波U₁sinωt，而转子部分的谐振电路通过互感耦合将正弦波感应过来；转子谐振电路将耦合的正弦波U₂sinωt传递给粗、精通道发射线圈，正弦波经过粗、精通道发射线圈产生脉动磁场。

2.根据权利要求1所述的感应式绝对角度传感器，其特征在于：传感器的转子部分转动一圈时，定子部分的粗、精通道信号接收线圈通过脉动磁场进行耦合，分别产生n周期正余弦信号及m周期的正余弦信号；定子接收线圈输出正余弦信号通过解算板的处理可以求得粗通道当前周期的相位角α₁及精通道当前周期的相位角α₂，通过判断α₁与α₂的差值，即可获取转子转动的区间位置将区间位置与精通道的相位角α₂进行组合可获得转子转动的高精度绝对角度θ。

3.根据权利要求1所述的感应式绝对角度传感器，其特征在于：所述的激励信号发射线圈为一组5匝的螺旋线圈；粗通道信号接收线圈为两组7周期的正弦线圈、两组正弦线圈相差90°的相位角；精通道信号接收线圈为两组100周期的正弦线圈、两组正弦线圈相差90°的相位角；所述激励信号接收线圈为一组5匝的螺旋线圈、且旋向与激励信号发射线圈一致；粗通道信号发射线圈为一组7周期的扇形线圈；精通道信号发射线圈为一组100周期的扇形线圈；当传感器的转子部分转动θ角度时，粗通道信号接收线圈和精通道信号接收线圈根据从脉动磁场耦合的不同磁通量分别产生正余弦信号U₃sinωtsinα₁、U₃sinωtcosα₁、U₄sinωtsinα₂、U₄sinωtcosα₂；耦合信号通过输出信号调理电路、输出信号检波电路可求得相位角α₁、α₂，输出信号解算电路通过处理α₁、α₂，可获得转子转动的高精度绝对角度θ。

4.根据权利要求1所述的感应式绝对角度传感器，其特征在于：所述定子的激励信号发射线圈为一组5匝的螺旋线圈，粗通道信号接收线圈为两组7周期的正弦线圈、两组正弦线圈相差90°的相位角；精通道信号接收线圈可以为两组100周期的扇形线圈、两组扇形线圈相差90°的相位角；粗通道信号接收线圈与精通道信号接收线圈在空间上重叠，分别位于PCB的不同层；所述转子的激励信号接收线圈为一组5匝的螺旋线圈、且旋向与激励信号发射线圈一致；粗通道信号发射线圈为一组7周期的扇形线圈；精通道信号发射线圈为一组100周期的正弦线圈；粗通道信号发射线圈与精通道信号发射线圈分别设计为扇形及正弦形，以减小相互之间的磁场干扰，从而使其在空间上重叠，分别位于PCB的不同层；转子部分转动一圈时，定子部分的粗、精通道信号接收线圈分别产生7周期正余弦信号及100周期的正余弦信号；正余弦信号通过解算板处理，得到粗精通道当前的相位角，将粗精通道的相位角进行处理，即可获得转子转动绝对位置的数字信号。