一种角位置检测方法及角位移传感器与流程

技术特征：

1.一种角位置检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S01.采样处理：对角位移传感器所产生的原始信号A、B进行采样处理得到两相信号实时采样值U′_A、U′_B；

S02.修正处理：对采样处理得到的两相信号实时采样值U′_A、U′_B进行修正处理得到两相用于查询校准数据的信号值U″_A、U″_B；

S03.区间判断：经过修正处理后的两相信号值U″_A、U″_B再进行区间判断得到区间信息；

S04.获取角度：以区间信息以及修正后的两相信号值U″_A、U″_B作为输入，经过与校准数据的相互传输进行角度计算，获取角度值θ_A、θ_B；

S05.整定输出：对角度值θ_A、θ_B再进行整定最终输出角度值θ；

S06.修正量计算：在步骤S04完成后，根据角度值θ_A、θ_B经过差值计算得到Δθ，再结合区间信息、修正后的两相信号值U″_A、U″_B，进行对零点偏移量U_{_offset}、比例修正值K₀、比例修正值K₁的各自独立计算，得出U_{_offset}、K₀、K₁；

S07.循环修正处理：通过修正量计算所得的U_{_offset}、K₀、K₁对两相信号实时采样值U′_A、U′_B进行修正处理，并在一定周期内重复执行步骤S01-S06。

2.根据权利要求1所述的角位置检测方法，其特征在于，修正量计算采用递推算法，具体如下：

S501：校准数据关系式为：

参数含义为：

A_幅——A相信号幅值；B_幅——B相信号幅值；

U_A——A相信号值；U_B——B相信号值；

θ——信号对应角度值。

实时采样值关系式为：

参数含义为：

A′_幅——A相信号幅值实时采样值；

B′_幅——B相信号幅值实时采样值；

U_{A_offset}——A相信号零点偏移量；

U_{B_offset}——B相信号零点偏移量；

U′_A——A相信号实时采样值；

U′_B——B相信号实时采样值；

其中：初始化幅值比例修正值：K₀＝K₁＝1；查询校准数据的数值公式为：

U″_A(K)＝(U′_A(K)-U_{A_offset})·K_0(K-1)，

U″_B(K)＝(U′_B(K)-U_{B_offset})K₁·K_0(K-1)；

参数含义为：

U′_A(k)——第k周期A相信号实时采样值；

U′_B(k)——第k周期B相信号实时采样值；

K_0(k-1)——第k-1周期比例修正值；

U″_A(k)——用于查询校准数据的A相信号值；

U″_B(k)——用于查询校准数据的B相信号值；

使用U″_A(K)、U″_B(K)查询校准数据得到的角度值：θ_A(K)、θ_B(K)；

得到角度总误差：Δθ_(K)＝θ_B(K)-θ_A(K)；

θ_A与角度真值θ的误差为：Δθ_B(K)＝Δθ_A(K)-Δθ_(K)；

θ_B与角度真值θ的误差为：Δθ_A(K)＝Δθ_(K)+Δθ_B(K)；

参数含义为：

θ_A——A相信号值查询校准数据得到的角度值；

θ_B——B相信号值查询校准数据得到的角度值；

Δθ_A(k)——第k周期A相所查角度与真值角度之间的误差预估值；

Δθ_B(k)——第k周期B相所查角度与真值角度之间的误差预估值；

S502：根据区间划分判定输出角度值：θ_输出为θ_A(K)或θ_B(K)；

而θ_A真(K)＝θ_A(K)+Δθ_A(K)或θ_B真(K)＝θ_B(K)+Δθ_B(K)；

参数含义为：

θ_A真(k)——第k周期通过A相得到的真实角度预估值；

θ_B真(k)——第k周期通过B相得到的真实角度预估值；

则幅值误差值：ΔU_A真(K)＝Δθ_A(K)·Acosθ_A真(K)；ΔU_B真(K)＝-Δθ_B(K)·Bsinθ_B真(K)；

参数含义为：

ΔU_A真(k)——第k周期A相幅值误差预估值；

ΔU_B真(k)——第k周期B相幅值误差预估值；

S503：根据区间划分计算比例修正值公式：

K_0(K)＝K_0(K-1)+ΔU_A真(K)/(U′_A(K)-U_{A_offset})；

或者K_0(K)＝K_0(K-1)+ΔU_B真(K)/((U′_B(K)-U_{B_offset})K₁)；

参数含义为：

K_0(k)——第k周期比例修正值。

3.一种角位移传感器，用于如权利要求1或2所述的角位置检测方法，其特征在于：所述角位移传感器包括转子磁钢环(1)和定子组合体(2)，所述定子组合体(2)包括外套体(21)以及内置在外套体(21)中的屏蔽钢环(22)、霍尔磁感应元件(23)和PCB电路板(24)，所述外套体(21)具有内环凸台(212)，所述转子磁钢环(1)位于所述内环凸台(212)的环形口内并自由转动，所述内环凸台(212)的外周向上均匀布设多个所述霍尔磁感应元件(23)，多个所述霍尔磁感应元件(23)的外周向上布置所述屏蔽钢环(22)，所述PCB电路板(24)套设在所述内环凸台上并与所述霍尔磁感应元件(23)电连接。

4.根据权利要求3所述的一种角位移传感器，其特征在于，所述外套体(21)固定在电机后法兰面(9)上，所述转子磁钢环(1)套装在电机尾轴(8)上，所述转子磁钢环(1)相对于所述外套体(21)自由转动，所述霍尔磁感应元件(23)用于感应转子磁钢环(1)产生的磁场并将磁信号转换成模拟电压信号输出，多个所述霍尔磁感应元件(23)输出A+、A-、B+、B-四路信号，其中相对的两个霍尔磁感应元件(23)输出为A+和A-或者B+和B-信号，所述PCB电路板(4)用于对霍尔磁感应元件(23)输出的模拟电压信号进行处理并通过信号接口输出A、B两相模拟电压信号。

5.根据权利要求4所述的一种角位移传感器，其特征在于，所述内环凸台(212)的外周向上设有环形槽(211)，所述环形槽(211)内设置所述屏蔽钢环(22)，所述环形槽(211)和所述内环凸台(212)之间设有多个环形布置的方形槽(213)，所述方形槽(213)内设置所述霍尔磁感应元件(23)，所述环形槽(211)的外周为外环凸台(215)，所述内环凸台(212)与外环凸台(215)构成内槽结构用于灌封灌胶体(26)。

6.根据权利要求5所述的一种角位移传感器，其特征在于，所述外套体(21)内还设有定位销(214)和螺孔(216)，所述定位销(214)用于定位安装PCB电路板(24)，所述螺孔(216)与自攻螺钉(25)相互配合锁紧所述PCB电路板(24)，所述外套体(21)朝向所述电机后法兰面(9)的一面具有环形凸台(217)，所述外套体(21)通过环形凸台(217)与电机后法兰面(9)预定位，所述外套体(21)上还设有槽孔(218)，所述槽孔(218)与锁紧螺钉(3)相互配合以将所述外套体(21)锁紧到所述电机后法兰面(9)上。

7.一种角位移传感器，用于如权利要求1或2所述的角位置检测方法，其特征在于：包括磁钢片(4)和定子组件，所述定子组件包括屏蔽罩(7)以及位于屏蔽罩(7)内的内环体(5)、固定在内环体(5)上的PCB电路板(24)、设置在PCB电路板(24)上的磁感应芯片(6)，所述磁感应芯片(6)面向所述磁钢片(4)，所述磁钢片(4)相对所述磁感应芯片(6)自由转动，所述屏蔽罩(7)内具有屏蔽环(72)，所述屏蔽环(72)布置在所述内环体(5)的外周向上。

8.根据权利要求7所述的一种角位移传感器，其特征在于，所述磁钢片(4)镶嵌在电机尾轴(8)端部的槽中，所述磁感应芯片(6)焊接在PCB电路板(24)上，所述磁钢片(4)与磁感应芯片(6)之间有间隙，所述磁感应芯片(6)用于感应磁钢片(4)产生的磁场并将磁信号转换成模拟电压信号输出，所述PCB电路板(4)用于对磁感应芯片(6)输出的模拟电压信号进行处理并通过信号接口输出A、B两相模拟电压信号。

9.根据权利要求8所述的一种角位移传感器，其特征在于，所述PCB电路板(24)通过自攻螺钉(25)固定在内环体(5)上，所述内环体(5)固定在电机后法兰面(9)上，所述屏蔽罩(7)通过锁紧螺钉(3)固定在电机后法兰面(9)上。

10.根据权利要求9所述的一种角位移传感器，其特征在于，所述内环体(5)包括环本体(51)和设置在环本体(51)外周面上的多个凸耳(52),所述凸耳(52)上设有通孔(54)，所述环本体(51)朝向所述屏蔽罩(7)的端面具有螺纹孔(53)，所述屏蔽罩(7)上设有安装孔(71)，所述屏蔽罩(7)侧面还开设有出线孔(73)。