[发明专利]基于异形齿轮的双霍尔磁电编码器角度估算方法及装置

权利要求书

1.一种编码器计算角度解算方法，本方法应用于一种双霍尔磁电编码器，双霍尔磁电编码器，它包括编码器壳体(1)、磁场发生装置(2)、接收装置(3)三部分：所述的编码器壳体(1)与磁场发生装置(2)通过轴承c(2-1)、轴承d(2-5)连接，编码器壳体(1)与接收装置(3)螺钉连接；所述的编码器壳体(1)，它包括壳身(1-1)、端盖(1-2)，其中壳身(1-1)与端盖(1-2)螺钉连接；所述的磁场发生装置(2)，它包括轴承c(2-1)、轴(2-2)、异形齿轮e(2-3)、异形齿轮f(2-4)、轴承d(2-5)、磁钢(2-6)，其中轴(2-2)与异形齿轮e(2-3)、异形齿轮f(2-4)键连接，磁钢(2-6)与壳身(1-1)胶接；所述的接收装置(3),它包括线性霍尔传感器a(3-1)、线性霍尔传感器b(3-2)、编码器信号解算板(3-3)、模数转换器(3-4)、角度计算模块(3-5)、单片机(3-6)组成，其中线性霍尔传感器a(3-1)、线性霍尔传感器b(3-2)、模数转换器(3-4)、角度计算模块(3-5)、单片机(3-6)与编码器信号解算板(3-3)焊锡焊接，编码器信号解算板(3-3)与壳身(1-1)螺钉连接；

其特征在于：所述方法的具体实施过程为：

步骤一：采集线性霍尔传感器a(3-1)角度值模拟信号A，线性霍尔传感器a(3-2)角度值模拟信号B；

步骤二：对线性霍尔传感器a(3-1)角度值模拟信号A、线性霍尔传感器b(3-2)角度值模拟信号B通过编码器信号解算板(3-3)上的模数转换器(3-4)进行模数转换，得到线性霍尔传感器a角度值数字信号H_A，线性霍尔传感器b角度值数字信号H_B；

步骤三：依据线性霍尔传感器a角度值数字信号H_A及线性霍尔传感器b角度值数字信号H_B求解双霍尔角度值θ，如式(1)所示：

步骤四：记线性霍尔传感器a角度值数字信号H_A取最大幅值时对应的线性霍尔传感器b角度值数字信号H_B的幅值为D，依据建立的双霍尔数字信号H_A，H_B与双霍尔角度值θ数值关系作为表格，以当前霍尔数字信号幅值y_A(t)，y_B(t)作为查表项，得到当前采样点对应的双霍尔角度估计值θ_g，具体表示为：

在获得当前霍尔数字信号幅值y_A(t)，y_B(t)后，计算当前采样点i角度估计值θ_g(i)过程如下：

依据映射关系作为表格，当前工作采样点i的霍尔数字信号表示为H_A(i,y_A(i))、H_B(i,y_B(i))，其中y_A(i)，y_B(i)为霍尔数字信号幅值，查表扫描数值关系表格，以y_A(i)、y_B(i)为例，其中y_A(i)作为主要查表项、y_B(i)作为辅助查表项，在表格中只能找到第t、t’两个表格点，同时使得y_A(t)y_A(i)y_A(t+1)、y_A(t’)y_A(i^*)y_A(t’+1)成立，其中y_A(t)＝y_A(t’+1)、y_A(t+1)＝y_A(t’)、y_A(i)＝y_A(i^*)，但是第t’个表格点使得Dy_B(t’)y_B(i^*)y_B(t’+1)，而第t个表格点使得Dy_B(t+1)y_B(i)y_B(t)，进而确定表格中唯一的第t个表格点，同时满足式(2)及式(3)：

y_A(t)y_A(i)y_A(t+1) (2)

Dy_B(t+1)y_B(i)y_B(t) (3)

进而依据数值关系表格的第t、t+1点对当前第i个采样点的双霍尔角度估计值θ_g(i)进行线性插值，线性插值直线斜率如式(4)所示：

进而得到最终插值后的磁电编码器角度估计值θ_g(i)如式(5)所示：

异形齿轮e(2-3)，采用外侧轮廓展开线为线性正弦曲线的导磁铁齿轮，通过转动来改变齿轮边缘与线性霍尔传感器a(3-1)的绝对位置，使磁场磁场强度发生变化；

异形齿轮f(2-4)，采用与异形齿轮e(2-3)同一尺寸、同一形状的导磁铁齿轮，通过转动来改变齿轮边缘与线性霍尔传感器b(3-2)的绝对位置，使磁场磁场强度发生变化；

使用异形齿轮旋转的方式来改变异形齿轮边缘与霍尔元件的绝对位置，从而使双霍尔分别采集正余弦信号。