一种新颖的绝对式磁栅位移传感器

为了提高磁栅的分辨率,降低成本并实现绝对式输出,构建了一种磁栅结构。采用永磁体作为磁栅源,6个气隙为2.8mm的线性霍尔把磁信号转换成电信号,经过差分得到三相电压信号,在信号处理上采用基于校准查表的信号处理方式。在离线状态下,用高分辨率的光栅对磁栅进行校准。对光栅的输出和磁栅的三相信号同时采样并上传到计算机,得到标准位移和三相信号的对应关系并存储在主控芯片中以供查表。实际工作状态中,分区间根据三相信号查表得到位移。根据此原理制出样机,实现了单信号周期内的绝对位置检测,分辨率达到0.001mm以下,结构简单、成本低廉。     

过采样提高单对磁极编码器分辨率

采用标定查表处理方式能提高单对磁极编码器的分辨率。但从处理原理上可以看出:分辨率取决于电路中采用的ADC位数和原始信号的信噪比。要实现高分辨率的角度输出,只能采用高分辨率的ADC和提高电路设计质量。在信号处理上,摒弃了传统的模拟差分而采用数字差分,在效果上相当于增加了1位ADC的有效位数。在模拟信号采样上采用过采样方法,以4倍奈奎斯特频率进行采样,信号SNR增加6 dB,在效果上相当于增加了1位ADC有效位数。实验中用10位的ADC实现了分辨率为12.5位的绝对式角度输出。     

基于CORDIC算法的高分辨率磁编码器设计

高分辨率磁编码器设计方案采用霍尔器件感应随转子旋转的两极磁环产生的磁场得到一对正交的电压信号,经A/D变换后通过CORDIC算法对该信号进行解码,从而获得转子的位置信息.磁编码器的分辨率及测速范围可根据要求自行定制,能够提供增量式输出(正交A/B、z信号;最小有效位信号、无刷直流电机换向所需的U、V、W信号)和绝对式输出(脉宽调制信号、模拟信号)等多种模式的转角位置信号.实验结果证明磁编码器可以提供精确的绝对角度位置信息,在一定转速下每旋转一周可以输出1024个位置信息,即分辨率达到0.35°.磁编码器提供的多种增量式输出信号能够在一定的精度范围内代替多种光电编码器,从而降低了系统成本,有实际应用价值.     

磁旋转编码器在永磁同步电机位置测量中的应用

为了检测永磁同步电机磁极位置,在电机位置传感器安装之后要对其进行初始定位.根据电机反电动势信号与电机位置角的关系,利用电机反电动势过零信号来定位磁旋转编码器.根据这一方案,无需调整编码器的安装位置即能够确定磁旋转编码器所输出的绝对角度与电机位置角的关系.测试结果还表明,根据磁旋转编码器输出的绝对角度,在电机刚开始转动时就能够精确检测出电机磁极的初始位置,其分辨率能够满足课题要求.     

基于STM32的磁编码器的设计

选用巨磁阻传感器作为敏感元件,设计一款基于STM32微控制器的磁编码器。由正交放置在圆柱状磁体下方的4个巨磁阻传感器输出两路正交电压信号,该电压信号经过调理电路滤波、放大,采用STM32微处理器对放大后的两路电压信号进行模数转换,然后对转换后的数字量进行校正、辩向和查表等来完成信号处理,输出准确的旋转角度值,并根据需要灵活选择合适的编码器输出方式。试验结果表明,磁编码器具有较高的检测精度以及实时性。     

基于内置式位置检测技术的一体型PMSM伺服系统

永磁同步电机需要精确度高,实时性好的位置反馈来支持它的闭环矢量控制。该文针对编码器与控制器位置通讯时容易造成信号干扰、滞后等问题,提出一种内置式位置检测方法,并设计了一套电机、霍尔磁环组合和控制器一体的永磁同步电机系统。对于霍尔磁环组合发生的电压信号,采用新型的基于标定查表信号处理方式,实现了高分辨率、高精度的转子绝对位置检测。提出"吸d轴"方法,成功实现了转子的初始位置确认,为系统的同步矢量控制提供了保证。实验结果表明,一体型永磁同步电机系统的电流环、速度环运行质量和控制精度高,具有良好的动静态性能。     

一种永磁同步电机带载起动的转子定位方法

在使用增量式光电编码器的交流伺服系统中,准确测定转子的初始位置是永磁同步电机控制的重点和难点之一。在系统上电时首先根据增量式光电编码器的霍尔传感器信号确定转子所处扇区,然后控制三相逆变器输出的三相电流的矢量和超前转子所在扇区中心线,将电机在最大允许电流下起动,在转子经过编码器Z信号点的时实现转子位置的精确确定,完成转子定位过程。实验结果表明该方法可在电机带载的情况下实现转子定位,且转子定位过程中无震动、无反转,定位速度快。     

基于低频旋转电压信号注入的PMSM初始定位

针对增量式光电编码器在永磁同步电机工作中存在的初始定位问题,提出了使用低频旋转电压信号注入法,通过检测注入信号作用下电机转子发生微小转动的时刻,确定转子初始位置的方法。通过详细分析永磁同步电机在低频旋转电压信号下的位置变化及其原理,论述了该方法的可行性。在此基础上,基于dspace半实物仿真实验平台设计了实验方案并构建实验系统。实验结果表明,该方法能够获得准确的电机转子初始位置,实现电机的快速起动。     

异步电机旋转高频电压注入无传感器矢量控制

为了实现三相异步电机在低速段甚至零速下的高精度无传感器转速控制,提出了一种基于旋转高频电压注入法的三相异步电机无传感器控制算法。控制算法的核心是在定子电压两相同步静止坐标系(α,β轴系)下注入旋转高频电压,然后通过转子位置观测器实现转子机械转速与转子磁链电角度的精确估算。通过Simulink仿真,验证了控制算法的有效性。基于该控制算法,设计并开发了适用于三相异步电机的驱动控制系统,并在一台额定功率为33 kW的三相鼠笼型异步电机上得以成功运用。试验结果表明,基于旋转高频电压注入法的三相异步电机无传感器控制算法,能够实现电机低速段带重载运行工况下的高精度无传感器转速控制。     

光学式还是感应式 伺服驱动控制环中的编码器

1引言由于旋转变压器,感应式和光学式编码器在可达到的精度及分辨率上有着巨大的差别,伺服电机选用哪种编码器技术应由实际应用的精度要求来决定。旋转变压器的主要优点是特别耐用,而光学编码器则在定位精度,运转平稳度和驱动的静音性能等方面优点突出。感应式编码器采用和旋转变压器类似的扫描原理,但可以达到每转17Bit的较高分辨率。伺服驱动常常配备有用作位置和速度控制的编码器或旋转变压器。对低成本,多转,而且和旋转变压器一样皮实的绝对式编码器的需求在不断增加。除此之外,如何简单快捷地通过串行接口将编码器和控制器相联接也是重要议题。采用感应式扫描原理,拥有多转分辨率和双向EnDat通讯协议的编码器填补了旋转变压器和光学编码器之间的空隙。除了编码器的各项技术参数外,编码器的信号质量对驱动的性能有着决定性的影响。有限的分辨率和周期性测量误差会对伺服驱动的精度和运转平顺度有直接的影响。下面对不同编码器技术对伺服驱动控制环的影响做进一步的分析。2伺服驱动用测量系统采用光学扫描原理的编码器的核心是细微的光栅栅线,它使得通过电子处理达到极高的分辨率成为可能。光学编码器通常每转产生512或2048个信号周期,每个信号周期再电子细分12或1...     

磁编码器算法分析与研究

磁编码器使用线性霍尔元件作为主体,结构简单,易实现微型化,适应恶劣环境能力强.实际应用中,磁编码器的分辨率和精度除受制于线性霍尔元件的精度外,也与AD采样精度、磁编码器算法有密切关系.在分析比较磁编码器的几种实现算法的基础上,给出了高精度的实现方案,在使用10 bit AD的基础上,可达到超过0.1 °的分辨率.     

基于磁感应技术的高精密一体化角度传感器

旋转式感应同步器是一种测角精度可与圆光栅媲美的高精密磁感应角度传感器,包含定、转子两个部件,传统旋转式感应同步器定子、转子为分装式的,安装条件要求非常高,且这种分装式的旋转式感应同步器需匹配后续的放大、滤波及解码电路,这使得整个系统集成度不高,应用不便利。针对该问题研究了一种基于定子轴承基座的一体化嵌入式结构设计,通过增加轴承、连接轴等零部件将传统分离式的感应同步器定子、转子以及解码板封装在一起形成一个整体的封闭式结构,经实测其测角精度可达到±2″以内,从而彻底解决了旋转式感应同步器安装困难的缺点,实现了一种能与国外先进产品兼容的编码器形式产品。     

小型大孔径高精度编码器的精度分析

详细分析了光机结构的轴系和码盘偏心误差、码盘刻划误差、电子学细分误差对机载雷达用小型大孔径高精度空心轴绝对式光电编码器精度影响。根据光机结构、码盘刻划、电子学细分误差对光电编码器精度的影响,采用方和根方法对小型大孔径高精度编码器精度进行了计算,得出编码器测角精度小于2″,达到设计精度。新研制的编码器可以满足编码器的精度要求并且工作稳定可靠。     

一种角位移测量仪的研制

介绍一种用于光学测量投影仪的角位移测量仪。它通过硬件电路对一个旋转编码器输出的角位移信号进行辨向和计数,再使用一个微处理器对辨向信号和计数信号进行处理,得到被测工件在Z旋转方向的位移值,最后对位移测量值进行误差修正,得到该仪器的测量分辨率为1’且测量精度为±3．9’。实验表明：所研制的角位移测量仪具有准确、可靠的特点。     

基于状态空间的球形电动机转子智能位置检测

基于美国Hopkins大学Gregory S. Chirikjian等人提出的永磁球形步进电动机模型,提出了一种检测空间中转子位置的方法。在转子球面上进行随机编码,采用光电传感器对转子的位置进行识别。在这种编码规则下,对传感器检测的分辨率进行了研究,建立状态空间作为表述问题的数据结构,使用图搜索方式进行单点搜索,以当前的分辨率精度得出空间中转子的位置,为以后球形电动机的闭环控制奠定了基础。     

适合于伺服应用的低成本绝对位置反馈单元

介绍了一种适合于伺服应用的低成本绝对位置反馈单元。该位置反馈单元由一种新型增量式光电编码器和信号处理电路组成。与常规增量式光电编码器不同 ,文中介绍的编码器的码盘采用了特殊的刻划方法 ,使之与信号处理电路配合具有了绝对式编码器的性能 ,而成本显著降低。同时 ,信号处理电路还提供了对外的串行曼彻斯特编码同步接口 ,减少了连线数目 ,提高了抗干扰能力。     

一种适合于伺服应用的新型绝对式光电编码器

文章介绍了一种适合于伺服应用的新型绝对式光电编码器。该编码器的盘片采用循环移位二进制编码,在显著减小体积的同时也降低了成本。同时针对伺服系统中控制器无电时编码器由电池供电的工况,采用磁性传感单元作为电池供电时的位置检测机构,降低了耗电量,显著延长了电池的更换周期,便于使用与维护。