本發(fā)明屬于電機(jī)檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是一種基于角度傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

永磁同步電動(dòng)機(jī)控制簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)特性好，在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著高性能永磁材料技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的飛速發(fā)展以及矢量控制理論、自動(dòng)控制理論研究的不斷深入，永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。磁性編碼器適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，成本低，可靠性高。因此，基于磁編碼器的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)具有很好的前景和應(yīng)用價(jià)值。

傳感器是電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成單元。為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的控制性能，其傳感器應(yīng)能準(zhǔn)確反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，這就要求傳感器具有靈敏度高、動(dòng)態(tài)性能好、精度高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)?，F(xiàn)在，用于電機(jī)控制系統(tǒng)位置檢測(cè)的傳感器主要有感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器、磁性編碼器。這些編碼器既可用于轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)，也可用于速度檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于角度傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)系統(tǒng)，精度高、成本低、空間小、且不易受灰塵、油污等污染。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于角度傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)系統(tǒng)，包括電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、鋁制基座、磁柱、磁鐵、角度傳感器和PCB板，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)于電機(jī)上且與電機(jī)一體化連接，所述鋁制基座蓋設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上，所述鋁制基座上均勻設(shè)有若干個(gè)等尺寸的磁柱且若干個(gè)磁柱相對(duì)于鋁制基座的中心軸線對(duì)稱，所述磁鐵蓋設(shè)于所述若干個(gè)磁柱上，所述角度傳感器固定設(shè)于PCB板上，且所述磁鐵的中心正對(duì)著位于角度傳感器中心的巨磁阻感應(yīng)區(qū)域。

優(yōu)選地，所述磁鐵選用直徑較大的磁鐵。

優(yōu)選地，所述角度傳感器的內(nèi)部集成有角度計(jì)算模塊，可將原始值進(jìn)行數(shù)字處理后輸出絕對(duì)角度。

優(yōu)選地，所述角度傳感器的內(nèi)部集成有自動(dòng)標(biāo)定和溫度補(bǔ)償模塊，在溫度范圍和壽命周期里可以達(dá)到1°精度。

優(yōu)選地，所述角度傳感器與MCU相連，通過(guò)SSC協(xié)議、PWM協(xié)議、SPC（兼容SENT協(xié)議）協(xié)議、HSM模式以及IIF協(xié)議來(lái)獲取電機(jī)的位置及角速度數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述SSC和IIF協(xié)議通信中采用差分處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：當(dāng)電機(jī)工作時(shí)，本發(fā)明轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器能夠檢測(cè)到平行于其封裝表面的磁場(chǎng)變，此電路以及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、空間??；相比于光電編碼器，角度傳感器還具有不易受灰塵、油污等污染優(yōu)點(diǎn)；相比于基于霍爾原理的磁性角度傳感器，基于巨磁阻原理的角度傳感器精度更高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，一種基于角度傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)系統(tǒng)，包括電機(jī)1、轉(zhuǎn)軸2、鋁制基座3、磁柱4、磁鐵5、角度傳感器6和PCB板7。其中轉(zhuǎn)軸2設(shè)于電機(jī)1上且與電機(jī)1一體化連接，鋁制基座3蓋設(shè)于轉(zhuǎn)軸2上，鋁制基座3上均勻設(shè)有若干個(gè)等尺寸的磁柱4且若干個(gè)磁柱4相對(duì)于鋁制基座3的中心軸線對(duì)稱，磁鐵5蓋設(shè)于若干個(gè)磁柱4上，角度傳感器6固定設(shè)于PCB板7上，且磁鐵4的中心正對(duì)著位于角度傳感器6中心的巨磁阻感應(yīng)區(qū)域。

本磁鐵與電機(jī)轉(zhuǎn)軸之間嵌套一鋁制基座3，使得磁鐵5與電機(jī)轉(zhuǎn)軸2隔離，磁鐵5不會(huì)與轉(zhuǎn)軸2直接接觸，避免磁鐵5與鐵質(zhì)轉(zhuǎn)軸2直接接觸而產(chǎn)生消磁反應(yīng)，長(zhǎng)久使用導(dǎo)致磁鐵磁場(chǎng)減弱，甚至磁場(chǎng)失效。而在磁柱4在鋁制基座上的均勻分布設(shè)置，一方面是為了適應(yīng)鋁制基座3及其上的電學(xué)元件的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也使得磁柱4分布均勻、且便于在磁柱4上設(shè)置磁鐵5，磁鐵5中心與電機(jī)轉(zhuǎn)軸2中心在同一軸線上，使得磁場(chǎng)分布均勻。

電機(jī)1置于電機(jī)外蓋8上，角度傳感器6與差分芯片AM26LS31集成在一塊PCB板7上，置與電機(jī)外蓋8上，并使得PCB板中心與電機(jī)轉(zhuǎn)軸2中心對(duì)齊。

其中，為了減小由安裝或者生產(chǎn)帶來(lái)的誤差如PCB安裝、芯片貼片、磁鐵裝配以及轉(zhuǎn)軸徑向跳動(dòng)等因素導(dǎo)致的額外系統(tǒng)誤差，盡量選擇直徑較大的磁鐵5，且安裝時(shí)磁鐵5中心盡量正對(duì)著TLE5012B芯片中心巨磁阻感應(yīng)區(qū)域。

當(dāng)電機(jī)1工作時(shí)，本發(fā)明轉(zhuǎn)軸2帶動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器能夠檢測(cè)到平行于其封裝表面的磁場(chǎng)變，此電路以及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、空間??；相比于光電編碼器，角度傳感器6還具有不易受灰塵、油污等污染優(yōu)點(diǎn)；相比于基于霍爾原理的磁性角度傳感器，基于巨磁阻原理的角度傳感器精度更高。

角度傳感器6可檢測(cè)平行于封裝表面磁場(chǎng)360°變化?？蓱?yīng)用于汽車和工業(yè)領(lǐng)域里轉(zhuǎn)角位置檢測(cè)如方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，電機(jī)位置等。

在角度傳感器6的內(nèi)部集成有角度計(jì)算模塊，可將原始值進(jìn)行數(shù)字處理后輸出絕對(duì)角度。角度傳感器的內(nèi)部集成有自動(dòng)標(biāo)定和溫度補(bǔ)償模塊，在溫度范圍和壽命周期里可以達(dá)到1°精度，汽車級(jí)認(rèn)證，可工作在-40℃至150℃范圍。

角度傳感器6具備極其精確的角度分辨率(15bit)以及快速的信號(hào)處理能力和較短的延時(shí)/更新率，極其適合精確測(cè)定高動(dòng)態(tài)應(yīng)用中的轉(zhuǎn)子位置。同時(shí)角度傳感器具有先進(jìn)的診斷功能及安全特性，確保了產(chǎn)品高可靠性。

電路設(shè)計(jì)中，角度傳感器6與MCU相連，通過(guò)SSC協(xié)議、PWM協(xié)議、SPC（兼容SENT協(xié)議）協(xié)議、HSM模式以及IIF協(xié)議來(lái)獲取電機(jī)的位置及角速度數(shù)據(jù)。

而在實(shí)際應(yīng)用中，由于電機(jī)的運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜性和苛刻性，常常對(duì)這些通信產(chǎn)生干擾，對(duì)所獲取的電機(jī)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，為了解決這一影響，可在SSC和IIF協(xié)議通信中采用差分處理。

當(dāng)電機(jī)1工作時(shí)，本發(fā)明轉(zhuǎn)軸2帶動(dòng)磁鐵5轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器能夠檢測(cè)到平行于其封裝表面的磁場(chǎng)變，此電路以及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、空間??；相比于光電編碼器，角度傳感器6還具有不易受灰塵、油污等污染優(yōu)點(diǎn)；相比于基于霍爾原理的磁性角度傳感器，基于巨磁阻原理的角度傳感器精度更高。

角度傳感器板采用TLE5012B+AM26LS31的結(jié)構(gòu)，差分信號(hào)到單片機(jī)板采用AM26LS32解調(diào)。這樣子角度就能實(shí)時(shí)傳過(guò)來(lái)，快速簡(jiǎn)單。

有幾點(diǎn)需要說(shuō)明:

1：取消SPI的線，5012B-E1000不需要配置，默認(rèn)就能輸出4096線的ABZ信號(hào)，同時(shí)單片機(jī)部分能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)角度。

2：因?yàn)樽钚碌腡LE5012B-E1000在上電延時(shí)5ms（Typ）之后，AB二組信號(hào)會(huì)通過(guò)1MHZ的脈沖輸出初始角度，脈沖的最大個(gè)數(shù)為2048個(gè)為180°，最大耗時(shí)為2.048ms，AB的相位代表正180°還是負(fù)180°。

3：傳輸線有所增加，Z信號(hào)可以根據(jù)實(shí)際情況采用差分或者采用開(kāi)漏模式輸出，所以線可能為7根或者8根。

4：AM26LS31和31 芯片目前市場(chǎng)價(jià)應(yīng)該是1Rmb以內(nèi)，成本優(yōu)勢(shì)明顯。

采用差分電路處理后，可以增強(qiáng)信號(hào)的抗干擾能力和傳輸距離，所以能過(guò)擴(kuò)大磁性編碼器的使用領(lǐng)域。

上述的實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，不能以此來(lái)限定本發(fā)明的權(quán)利范圍，因此，依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的修改、等同變化、改進(jìn)等，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。