专利名称：位置检测装置及其信号处理装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种位置检测装置及其信号处理装置与方法，具体地涉及一种用于电 机的精确位置控制的位置检测装置及其信号处理装置和方法。
背景技术：
在电机控制领域中应用的位置检测装置主要是编码器，所述编码器一种是将电机 旋转角位置、角速度等物理量转换为电信号的位置传感器，编码器的制造以及信号处理水 平直接影响到自动化水平。目前，工程技术领域中应用的编码器主要是光电式编码器，光电式编码器有增量 式和绝对式两种。在增量式编码器中，轴旋转时带动光栅盘旋转，发光元件发出的光被光栅 盘的狭缝切割成断续光线，再由接收元件接受并输出相应的脉冲信号，旋转方向和脉冲数 量需要借助判向电路和计数器来实现。计数起点可任意设定，旋转增量编码器转动时输出 脉冲，通过计数设备的内部存储单元来记住位置。然而该编码器工作过程中不允许有干扰 进而丢失脉冲，否则，记数设备记忆的零点就会偏移并且无从知道。为了解决上述问题，出现了绝对式编码器。绝对式编码器输出与位置一一对应的 代码，从代码的大小变化能判别出旋转方向和转子当前位置。这样大大提高了抗干扰性以 及数据的可靠性，绝对式编码器已经越来越多地应用于各种工业系统的角度测量、长度测 量以及位置控制。然而，光电编码器存在一些难以克服的缺点光电编码器由玻璃物质通过刻线而 成，其抗震动和冲击能力不强，不适用于尘埃、结露等恶劣环境，并且结构和定位组装复杂； 刻线间距有极限，要提高分辨率必须增大码盘，从而难以做到小型化；在生产中必须保证很 高的装配精度，直接影响到生产效率，最终影响产品成本。磁电式编码器可以解决这些不足。传统磁电传感器的定子和转子由纯铁制成，定 子上固定有永久磁铁，形成磁路系统。定子和转子相对的环形端面上均勻地设有数目相等 的齿和槽，转子与主轴固紧，主轴与被测量的转轴连接，主轴带动转子转动，当转子齿和定 子齿相对时，气隙最小，磁通最大，当转子齿和定子槽相对时，气隙最大，磁通最小。可以通 过例如磁感应传感器的检测磁通的变化，并将该变化转化成电信号脉冲。此类编码器比较 多，但测量精度比较低，且只能实现增量输出。专利号为200410024190. 7,200410024191. 1,200410024192. 6 的专利分别提出 了 一种磁电编码器，专利号为 200410024195. X,200410024194. 5,200410024193. 0 的专利也 分别提出了一种编码器，专利号为 200410024198. 3,200410024197. 9 和 200410024196. 4 的
专利也分别提出了一种编码器的存储器写入器。上述实现了绝对式位置检测，其原理相同，以200410024190. 7为例，如图1所示， 在该磁电编码器的结构中，磁感应元件采用表面贴的方式，即在圆环形定子内侧壁布置磁 感应元件，进行旋转磁场的感应，然后根据传感器电压值求出旋转角度值。如图1所示，100和101处放磁感应元件。旋转磁铁在周围产生按一定规律变化的磁场，两处磁感应元件分别在水平方向和竖直方向得到A相模拟信号va和B相模拟信号 vb。信号va和信号vb的基波分别为正弦波和余弦波，可以用公式(1)、(2)近似表示。va = sin( e )+Na (1)vb = cos ( 0 ) +Nb (2)其中，6为转轴旋转角度(rad)，Na、Nb为噪声(mv)，一般可以通过滤波器消除。求
出反正切值，通过反正切运算得出位置信号9直接作为角度输出，即 fv )9 = arctan —(3)如果上式(1)，(2)能精确表示从位置传感器得到的A相模拟信号va和B相模拟 信号Vb的话，利用上述方法就可以比较精确地得出位置信号e。所述磁电编码器在物理结构上具有以下缺点定子内侧一般呈圆弧形且光滑，传感器不易安装固定，容易引起定位误差，进而引 起信号的相位偏差，使得信号中高次谐波分量大；加工制造工艺复杂，不利于产业化；可靠性低，传感器均布于内侧壁，传感器的支持基体必须为柔性体如FPC等，其与 处理本体接触处其抗拉强度不高，容易破裂，增加了加工难度，影响产品的寿命；传感器感应的磁场泄露大，磁场不能得到充分应用，使得信号中噪声大，影响测量 精度；要求传感器体积小，使得产品成本比较高。所述磁电编码器在信号处理上具有以下缺点从磁感应元件得到的A相模拟信号va和B相模拟信号vb，一般都含有高次谐波和 噪声，利用上述求反正切值的方法就要受到高次谐波的影响，若不能减小或消除高次谐波 的影响，则不易得出精确的位置信号9 ；模拟器件导致温度漂移和零点漂移，降低了电路的可靠性和稳定性；模拟电路的 产品成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的不足，本发明提出了一种具 有新的信号拾取结构的位置检测装置及其信号处理装置与方法，简化生产工艺，提高信号 精度，减少产品成本，提高性价比。为了解决上述问题，本发明提供了一种位置检测装置，也可以称为磁电编码器，其 包括磁钢环、导磁环和磁感应元件，其中，导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成， 相邻两弧段留有缝隙，磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时， 磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的信号处理装 置。永磁体通过转接件或直接固定在电机转轴上，导磁环放置于永磁体周围，导磁环和永磁 体保持同心。本发明中的导磁环由两段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段和3/4弧段，对应的 磁感应元件为2个；或者，所述的导磁环由三段同半径的弧段构成，分别为1/3弧段，对应的 磁感应元件为3个；或者，所述的导磁环由四段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段，对应的 磁感应元件为4个；或者，所述的导磁环由六段同半径的弧段构成，分别为1/6弧段，对应的磁感应元件为6个。优选地，所述的导磁环的弧段端部设有倒角，所述倒角可以是沿轴向或径向或同 时沿轴向、径向切削而形成的倒角。优选地，还包括骨架，用于固定导磁环。优选地，导磁环设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架固定在一 起。上述具有新的信号拾取结构的位置检测装置具有以下优点a)通过增加导磁环，使得导磁环内部磁场分布均勻，泄露小，并且磁感应元件感应 的信号为积分型，信号噪声小，所含高次谐波分量成分小，有利于提高原始信号质量，提高 信号信噪比。b)采用导磁环，并且通过增加倒角来缩小有效面积，有利于提高磁感应元件表面 感应的磁场强度，在一定程度上能减小对永磁体尺寸要求，能减小整个编码器的机械尺寸。c)采用此改进型结构，对磁感应元件的机械尺寸没有苛刻要求，可选用型号范围 宽，甚至是不用采用后续放大电路，有利于减少产品成本，提高性价比。d)采用此结构形式，磁感应元件可直接固定在电路板上，无需转接件，有利于提高 产品的可靠性。e)生产制造工艺简单，导磁环可用定子保持架，如一骨架，固定一起形成一个整 理，一次成型，信号感应器，即磁感应元件直接放于狭缝(定位槽)处，能最大保证信号之间 相位差，定子保持架直接固定在电机上，安装工艺方便，有利于提高生产效率。本发明还提供了一种新的信号处理装置，其包括:A/D转换模块、合成模块、角度 获取模块和存储模块，所述A/D转换模块对位置检测装置中磁感应元件发送来的电压信号 进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；所述合成模块对位置检测装置发送来的经过 A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准信号D ；所述角度获取模块根据该基准信号D， 在标准角度表中选择与其相对的角度作为偏移角度e ；所述存储模块用于存储标准角度 表。优选地，信号处理装置还包括温度补偿模块，用于消除温度对位置检测装置发送 来的电压信号的影响。另外，所述合成模块的输出信号还包括信号R ；在此基础上，所述温度补偿模块包 括系数矫正模块和乘法器，所述系数矫正模块对所述合成模块的输出的信号R和对应该信 号的标准状态下的信号R0进行比较得到输出信号K ；所述乘法器为多个，每一所述乘法器 将从位置检测装置发送来的、经过A/D转换的一个电压信号与所述系数矫正模块的输出信 号K相乘，将相乘后的结果输出给合成模块。优选地，如果位置检测装置发送来的一个电压信号为2或3的倍数，则在所述温度 补偿模块之前还包括差分模块，用于抑制温度和零点漂移，并提高数据精度。根据本发明的信号处理装置，由于采用本发明的磁放置方式，磁感应元件输出的 信号幅值大，无需采用模拟放大电路，磁感应元件的输出信号直接输入到A/D转换器进行 模数转换，根据需要再进行数字差分处理，这样使得整个电路非常简单，并在很大程度上减 少了因为模拟器件导致的温度和零点漂移，且磁感应元件可直接固定在电路板上，无需转 接件，提高了电路的可靠性和稳定性，并且大幅降低了产品的成本。进行数字差分处理的优点是能够消除由安装不对心引起的信号偏差，与模拟差分处理相比，采用数字信号进行处 理，效果更好，不受温度、零点漂移等外界因素影响；能扩大信号输入量的幅值，在效果上相 当于A/D转换器的精度增加了一位，能够提高编码器测量的精度。本发明还提供了一种新的位置检测装置的信号处理方法，该方法包括以下步骤 对位置检测装置发送来的多个电压信号进行A/D转换；对经过A/D转换的多个电压信号进 行处理，得到基准信号D ；根据该基准信号D，在角度存储表中选择与其相对的角度作为偏 移角度0。优选地，在对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理过程 中，得到基准信号D的同时得到信号R。优选地，在对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理的步 骤中，根据得到的信号R和与其相对的标准状态下的信号Ro进行比较运算，得到信号K。优选地，在对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理的步 骤之前，将所述多个电压信号分别与信号K相乘，从而实现对电压信号的温度补偿。根据本发明的信号处理方法，效果更好，不受温度、零点漂移等外界因素影响。
图1是现有技术中磁电编码器的结构示意图；图2是本发明的位置检测装置安装于轴上的结构原理图；图3是本发明的位置检测装置的立体分解图；图4是本发明的位置检测装置安装于轴上的立体图；图5是本发明的位置检测装置安装于轴上的另一立体图；图6是磁钢环安装于轴上的立体图；图7是导磁环安装于骨架上的立体图；图8是将导磁环从骨架上取下后的立体图；图9A-图9D是本发明的导磁环的倒角设计图；图10是本发明第一实施例的位置检测装置的结构示意图；图11是本发明第一实施例的信号处理装置的框图；图12是本发明的位置检测装置的信号处理方法的流程图；图13是本发明第二实施例的位置检测装置的结构示意图；图14是本发明第二实施例的信号处理装置的框图；图15是本发明第三实施例的位置检测装置的结构示意图；图16是本发明第三实施例的信号处理装置的框图；图17是本发明第四实施例的位置检测装置的结构示意图；图18是本发明第四实施例的信号处理装置的框图。
具体实施例方式图2是表示本发明的位置检测装置安装于轴上的结构原理图。图3是表示本发明 的位置检测装置的立体分解图。如图2和图3所示，本发明的位置检测装置由磁感应元件 板102、磁钢环103、导磁环104、骨架105组成；磁感应元件板102由PCB板和磁感应元件106组成，，磁感应元件板102上还装有接插件108。磁钢环103装在轴107上，导磁环104固定在骨架105上，骨架105固定在电机的 合适位置。当轴107转动时，磁钢环103转动，产生正弦磁场，而导磁环104起聚磁作用，磁 钢环103产生的磁通通过导磁环104。PCB板上固定的磁感应元件106把通过导磁环104 的磁场转换成电压信号并输出，该电压信号直接进入主控板芯片。由主控板上芯片对电压 信号进行处理，最后得到位角位移。其中，在制作所述的位置检测装置时，导磁环104设置在骨架成型模具上，在所述 骨架一体成型时与骨架105固定在一起。图4和图5是本发明的位置检测装置安装于轴上的总体的立体图。图6是磁钢环 安装于轴上的立体图。图7是导磁环安装于骨架上的立体图。图8是将导磁环从骨架上取 下后的立体图。以上各图中与图2和图3中相同的部件以相同附图标记指示。导磁环104 安装于骨架105上，磁钢环103安装轴107上，导磁环104与磁钢环103可以相对转动。本 发明通过合理安排各部件的布局，可以减少位置检测装置的尺寸。图9A到图9D以由1/4弧段和3/4弧段构成的导磁环为例，图示了本发明的导磁 环的倒角设计。如图9A到图9D所示，导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，图 9A所示的导磁环没有设计倒角，图9B到图9D所示的弧段端部设有倒角，所述倒角为沿轴向 (图9B)或径向(图9C)或同时沿轴向、径向(图9D)切削而形成的倒角，151、153表示轴 向切面，152、154表示径向切面。相邻两弧段间留有缝隙，磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢 环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并 将该电压信号传输给相应的控制器。根据磁密公式万=|可以知道，当 一定时候，可以通过减少S，增加B。
o因为永磁体产生的磁通是一定的，在导磁环中S较大，所以B比较小，因此可以减 少因为磁场交变而导致的发热。而通过减少导磁环端部面积能够增大端部的磁场强度，使 得磁感应元件的输出信号增强。这样的信号拾取结构制造工艺简单，拾取的信号噪声小，生 产成本低，可靠性高，而且尺寸小。本发明还提供了一种基于上述结构的位置检测装置的信号处理装置，包括A/D 转换模块、合成模块、角度获取模块和存储模块，其中，A/D转换模块对位置检测装置中磁 感应元件发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号，对应于磁感应元 件的个数，该模块中具有多个A/D转换器，分别用于对每个磁感应元件发送来的电压信号 进行A/D转换；所述合成模块对经过A/D转换的多个电压信号进行处理，得到基准信号D ； 所述角度获取模块，根据该基准信号D，在角度存储表中选择与其相对的角度作为偏移角度 0 ；所述存储模块用于存储数据。上述各个模块可以构成一 MCU。以下通过实施例详细描述本发明的位置检测装置 及其信号处理装置与方法。实施例1根据本发明的第一实施例，提供了设有两个磁感应元件的位置检测装置。图10是本发明第一实施例的位置检测装置的结构示意图。如图10所示，导磁环 由两段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段111和3/4弧段112，位置A和B相距角度为
890°，并开有狭缝，分别以109和110表示的两个磁感应元件&、H2放置于A和B处的狭缝 中，采用此结构有利于减少磁场泄露，提高磁感应元件感应的磁通量，并且由于磁表面感应 的磁通是磁场的积分，因此有利用降低信号噪声以和信号中的高次谐波。在电机轴上，由两 段同半径的弧段111、112构成的导磁环与磁钢环113同心安装。图11是本发明第一实施例的信号处理装置的框图，磁感应元件氏和H2的输出信 号接MCU的内置A/D转换器模拟输入口，经模数转换后得到输出信号接乘法器1、2，系数矫 正器7的输出信号K接乘法器1、2的输入端，乘法器1、2的输出信号接合成器3的输入端， 合成器3输出信号D和R，系数矫正器7接收合成器3输出的信号D和R，通过运算得到信 号K，通过使磁感应元件&和H2的信号与该信号K进行相乘，以此来进行温度补偿，消除温 度对信号的影响。存储器4中存储有一角度存储表，MCU根据信号D在角度存储表中选择 与其相对的角度作为偏移角度0。图12是本发明的位置检测装置的信号处理方法的流程图。如图12所示，根据本 实施例的位置检测装置的信号处理方法包括以下步骤S100，对位置检测装置发送来的多个电压信号进行A/D转换；S101，对位置检测装 置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准信号D ;S102，根据该基准信号 D，在角度存储表中选择与其相对的角度作为偏移角度0。优选地，所述方法还包括在步骤S101中，对经过A/D转换的多个电压信号进行处 理时，得到基准信号D的同时得到信号R ；步骤S103，根据得到的基准信号礼和R进行运算， 得到信号K ；在对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理之前，将所 述多个电压信号分别与信号K相乘，从而实现对电压信号的温度补偿。其中对信号的处理，即合成器3对信号的处理原则是比较两个信号的数值的大 小，数值小的用于输出的信号D，信号D的结构为{第一个信号的符合位，第二个信号的符合 位，较小数值的信号的数值位}。以本实施例为例，说明如下约定当数据X为有符号数时，数据X的第0位(二进制左起第1位)为符号位，X_0 = 1表示数据X为负，X_0 = 0表示数据X为正。X_D表示数据X的数值位(数据的绝对值)，即去除符号位剩下数据位。如果 A_D>=B_DD = {A_0 ；B_0 ;B_D}R—A2+B2 ；否则D = {A_0 ；B_0 ;A_D}R= yJA2+B2 o在存储模块中存储有一标准角度表，其中存储了对应于一系列的码，每一个码对 应于一个角度。该表是通过标定得到的，标定方法是，利用本施例的检测装置和一高精度 位置传感器，将本施例中的磁感应元件输出的信号和该高精度位置传感器输出的角度进行 一一对应，以此建立出一磁感应元件输出的信号与角度之间的关系表。另外，在存储模块中还存储了一些数据修正表，这些表中包括一个信号R与其标 准状态下的信号Ro的对应表，通过合成模块，即合成器3得到的信号R，通过查表可以得到一信号礼，通过将信号礼和信号R进行比较，如除法运算，得到信号K。实施例2根据本发明的第二实施例，提供了设有四个磁感应元件的位置检测装置。图13是本发明第二实施例的位置检测装置的结构示意图。如图13所示，导磁环由 四段同半径的1/4弧段118、119、120和121构成，A，B，C，D四个位置角度依次相隔为90°， 并且都有一狭缝。分别以114、115、116和117表示的4个磁感应元件H” H2、H3、H4分别放 置于狭缝A、B、C和D处，采用此结构有利于减少磁场泄露，提高磁感应元件感应的磁通量， 并且由于磁表面感应的磁通是磁场的积分，因此有利用降低信号噪声以和信号中的高次谐 波。四段同半径的1/4弧段118、119、120和121构成的导磁环和磁钢环122同心安装。图14是本发明第二实施例的信号处理装置的框图。信号处理装置与处理方法与实施例1相类似，不同在于，由于本实施例2中有4 个互成90度的磁感应元件，因此，在信号处理装置上增加了减法器，即数字差分模块，通过 该减法器模块抑制温度和零点漂移，以此来提高数据精度，最终输出给合成器的信号仍为2 个，处理过程及方法与实施例1相同。因此，在此不再赘述。实施例3根据本发明的第三实施例，提供了设有三个磁感应元件的位置检测装置。图15是本发明第三实施例的位置检测装置的结构示意图。如图15所示，导磁环 由三段同半径的1/3弧段126、127和128构成，A，B, C三个位置依次相距120°，并且开有 一狭缝，分别以123、124和125表示的3个传感器Hi、H2、H3分别放置狭缝处，采用此结构有 利于减少磁场泄露，提高传感器感应的磁通量，并且由于传感器表面感应的磁通是磁场的 积分，因此有利用降低信号噪声以和信号中的高次谐波。三段同半径的1/3弧段126、127 和128构成的导磁环和磁钢环129同心安装。图16是本发明第三实施例的信号处理装置的框图。与实施例1不同的是，磁感应元件有三个，输出给合成器的信号为三个，合成器在 处理信号时与实施例1不同，其余与实施例1相同。在这里，仅说明合成器如何处理信号。在本实施例中，对信号的处理，即合成器4对信号的处理原则是先判断三个信号 的符合位，并比较符合位相同的信号的数值的大小，数值小的用于输出的信号D，信号D的 结构为{第一个信号的符合位，第二个信号的符合位，第三个信号的符合位，较小数值的信 号的数值位}。以本实施例为例约定当数据X为有符号数时，数据X的第0位(二进制左起第1位)为符号位，X_0 = 1表示数据X为负，X_0 = 0表示数据X为正。X_D表示数据X的数值位(数据的绝对值)，即去除符号位剩下数据位。如果{A_0;B_0 ;C_0} = 010 并且 A_D >= C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}如果{A_0；B_0 ；C_0} = 010 并且 A_D < C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D}如果{A_0；B_0 ；C_0} = 101 并且 A_D >= C_DD = {A_0 ;B_0 ;C_0 ;C_D}
10
如果{A_0；B_0 ；C_0} = 101 并且 A_D < C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D}如果{A_0；B_0 ；C_0} = Oil 并且 B_D >= C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}如果{A_0；B_0 ；C_0} = Oil 并且 B_D < C_DD = {A_0 ;B_0 ;C_0 ;B_D}如果{A_0；B_0 ；C_0} = 100 并且 B_D >= C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}如果{A_0；B_0 ；C_0} = 100 并且 B_D < C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;B_D}如果{A_0；B_0 ；C_0} = 001 并且 B_D >= A_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D}如果{A_0；B_0 ；C_0} = 001 并且 B_D < A_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;B_D}如果{A_0；B_0 ；C_0} = 110 并且 B_D >= A_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D}如果{A_0；B_0 ；C_0} = 110 并且 B_D < A_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;B_D}a-A-Bx cos(y)-Cx COS( y)A = 5xsin(y)-Cxsin(y)R = sja1+P1实施例4根据本发明的第四实施例，提供了设有六个磁感应元件的位置检测装置。图17是本发明第四实施例的位置检测装置的结构示意图。如图17所示，导磁环 由六段同半径的1/6弧段136、137、138、139、140和141构成，A，B, C，D，E，F六个位置依次 相距60°，并且都开有一狭缝，分别以130、131、132、133、134和135表示的6个传感器氏、 H2、H3、H4、H5、H6分别放置狭缝内，采用此结构有利于减少磁场泄露，提高传感器感应的磁通 量，并且由于传感器表面感应的磁通是磁场的积分，因此有利用降低信号噪声以和信号中 的高次谐波。电机非负载输出端轴上装有永磁环，由六段同半径的1/6弧段136、137、138、 139、140和141构成的导磁环和磁钢环142同心安装。图18是本发明第四实施例的信号处理装置的框图。与实施例3不同的是，磁感应 元件有六个，因此，在信号处理装置上增加了减法器模块，通过该减法器模块抑制温度和零 点漂移，以此来提高数据精度，最终输出给合成器的信号仍为3个，处理过程及方法与实施 例3相同。本发明的位置检测装置的安装方案的一个实施例如图19所示，所述位置检测装 置143可以安装于电机144的后法兰上，即安装于控制器箱体145的前面，所述电机可以装 有风扇146。作为替代，本发明的位置检测装置143可安装于控制器箱体145的后面。再或
11者，所述电机可以不装风扇。另外，需要说明的是，在图3-图8中，导磁环104是由多段弧段构成，相邻两段之 间缝隙大小可骨架105来确定，通过骨架105的形状来决定缝隙的大小，因此，可通过设计 骨架105的结构来决定该缝隙的大小。骨架105的材质不限，例如可以为塑料材质，在制作 工艺上，可以采用一次成型的技术制造，此时，导磁环104可以在骨架105 —次成型时安装 上去。例如，导磁环104设置在骨架成型模具上，在所述骨架105—体成型时与骨架固定在 一起，工艺简单，安装位置准确。以上参照附图详细描述了本发明的各个实施例，然而本发明并不局限于所述实施 例，而是在不脱离权利要求书的范围的情况下，可以做出各种变化和改进。
权利要求
一种位置检测装置，其特征在于，包括磁钢环、导磁环和磁感应元件，所述导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙，所述磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的信号处理装置。
2.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，所述的导磁环由两段同半径、同圆 心的弧段构成，分别为1/4弧段和3/4弧段，对应的磁感应元件为2个；或者，所述的导磁环 由三段同半径的弧段构成，分别为1/3弧段，对应的磁感应元件为3个；或者，所述的导磁环 由四段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段，对应的磁感应元件为4个；或者，所述的导磁环 由六段同半径的弧段构成，分别为1/6弧段，对应的磁感应元件为6个。
3.如权利要求1或2所述的位置检测装置，其特征在于，所述的导磁环的弧段端部设有 倒角；所述倒角为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。
4.如权利要求1或2所述的位置检测装置，其特征在于，还包括骨架，用于固定所述导 磁环；所述导磁环设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架固定在一起。
5.一种基于权利要求1-4任一所述位置检测装置的信号处理装置，其特征在于，包括A/D转换模块，对位置检测装置中磁感应元件发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；合成模块，对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准 信号D;角度获取模块，根据该基准信号D，在标准角度表中选择与其相对的角度作为偏移角度 9 ；以及存储模块，用于存储标准角度表和修正数据表。
6.如权利要求5所述的位置检测装置的信号处理装置，其特征在于，在A/D转换模块和 合成模块之间还包括温度补偿模块，用于消除温度对位置检测装置发送来的电压信号的影 响；所述合成模块的输出信号还包括信号R ；所述温度补偿模块包括系数矫正模块和乘法 器，所述系数矫正模块对所述合成模块的输出的信号R和对应该信号的标准状态下的信号 Ro进行比较得到输出信号K;所述乘法器为多个，每一所述乘法器将从位置检测装置发送来 的、经过A/D转换的一个电压信号与所述系数矫正模块的输出信号K相乘，将相乘后的结果 输出给合成模块。
7.如权利要求5所述的位置检测装置的信号处理装置，其特征在于，如果位置检测装 置发送来的一个电压信号为2或3的倍数，则在所述温度补偿模块之前还包括差分模块，对 用于抑制温度和零点漂移，并提高数据精度。
8.一种基于上述权利要求1-4任一所述位置检测装置的信号处理方法，其特征在于， 包括以下步骤步骤S100，对位置检测装置发送来的多个电压信号进行A/D转换；步骤S101，对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准 信号D;步骤S102，根据该基准信号D，在角度存储表中选择与其相对的角度作为偏移角度0。
9.根据权利要求8所述的位置检测装置的信号处理方法，其特征在于，在步骤S101中， 进行处理得到基准信号D的同时得到信号R。
10.根据权利要求9所述的位置检测装置的信号处理方法，其特征在于，还包括步骤 S103，根据得到的信号R查询存储器中与其相对的标准状态下的信号礼，并对二者进行比较 运算，得到信号K的步骤；对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个信号分别与信号K 相乘，从而实现对电压信号的温度补偿，并将相乘后的结果进行处理得到D和R。
全文摘要
本发明公开了一种位置检测装置及其信号处理装置与方法，所述位置检测装置包括磁钢环、导磁环和磁感应元件，所述导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙，所述磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的信号处理装置，通过本发明所述的装置和方法，可以简化生产工艺，提高信号精度，减少产品成本，提高性价比。
文档编号G01D5/12GK101886932SQ20091013776
公开日2010年11月17日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者郝双晖, 郝明晖 申请人:浙江关西电机有限公司