[go: up one dir, main page]

CN114593754B - 数据的分析/校正/方法及系统、存储介质、磁性编码器 - Google Patents

数据的分析/校正/方法及系统、存储介质、磁性编码器 Download PDF

Info

Publication number
CN114593754B
CN114593754B CN202011409593.9A CN202011409593A CN114593754B CN 114593754 B CN114593754 B CN 114593754B CN 202011409593 A CN202011409593 A CN 202011409593A CN 114593754 B CN114593754 B CN 114593754B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage signal
cosine
magnetic encoder
data
sine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011409593.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114593754A (zh
Inventor
袁卫华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiaohua Semiconductor Co ltd
Original Assignee
Xiaohua Semiconductor Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiaohua Semiconductor Co ltd filed Critical Xiaohua Semiconductor Co ltd
Priority to CN202011409593.9A priority Critical patent/CN114593754B/zh
Publication of CN114593754A publication Critical patent/CN114593754A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114593754B publication Critical patent/CN114593754B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D18/00—Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

本发明提供一种数据的分析/校正/方法及系统、存储介质、磁性编码器，所述数据的分析方法包括：采集所述磁性编码器生成的反馈数据信号；所述反馈数据信号用于反馈一电子设备的运行状况；计算所述反馈数据信号之间的差异；所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和/或偏置差异。本发明所述数据的分析方法/校正方法/系统、存储介质及磁性编码器可以实现增益的修正及增益的准确度，从而提高编码器的解码精度，实现电机旋转速度、电机转子位置的精确测量。

Description

数据的分析/校正/方法及系统、存储介质、磁性编码器
技术领域
本发明属于编码器技术领域，涉及一种校正方法和系统，特别是涉及一种数据的分析/校正/方法/系统、存储介质、磁性编码器。
背景技术
为了实现电机旋转速度、电机转子位置的精确控制，一般使用编码器作为反馈元件，测量电机速度、转子位置。电机驱动器根据编码的反馈的位置信息，调节输出电压，实现电机按照设定速度、位置进行运行。
霍尔元件将磁环周围的磁场转化为电压信号，传输给MCU中的ADC模块，将电压信号数字化，通过MCU内部的软件，实现编码器的位置解算，将解算结果，传递到输出模块供给上位设备(如电机控制器)读取。配置模块用于编码器信息存储，如生产中编码器ID编码，增益的校正数据、偏置数据等。
对于磁性编码器解码器算法，由于磁环充磁性能、霍尔元件特性、焊接位置等因素影响，在同一个磁环的作用下，每个霍尔元件输出电压存在差异，直接影响编码器性能。
因此，如何提供一种数据的分析/校正/方法/系统、存储介质及磁性编码器，以解决现有技术无法精准地实现增益修正，导致编码器性能直接受影响等缺陷，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种数据的分析/校正/方法及系统、存储介质、磁性编码器，用于解决现有技术无法精准地实现增益修正，导致编码器性能直接受影响的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种数据的分析方法，应用于一磁性编码器；所述数据的分析方法包括：采集所述磁性编码器生成的反馈数据信号；所述反馈数据信号用于反馈一电子设备的运行状况；计算所述反馈数据信号之间的差异；所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和/或偏置差异。
于本发明的一实施例中，所述反馈数据信号为所述磁性编码器的各所述磁敏元件根据其对应的磁环转动后产生的电压信号序列。
于本发明的一实施例中，所述反馈数据信号之间的偏置差异的计算步骤包括：分别累加整数周期的正弦电压信号和余弦电压信号的电压值，以获取正弦电压累加和以及余弦电压累加和；所述正弦电压累加和以及余弦电压累加和分别除以累加次数，以获取正弦电压信号的平均电压信号和余弦电压信号的平均电压信号；其中，正弦电压信号的平均电压信号为所述磁性编码器的正弦偏置差异，余弦电压信号的平均电压信号为所述磁性编码器的余弦偏置差异。
于本发明的一实施例中，所述反馈数据信号之间的增益差异的计算步骤包括：以每个周期内对应的最大正弦电压信号的采样序号为中心，取指定采样序号范围内的电压信号数据为正弦电压信号的拟合数据及以每个周期内对应的最大余弦电压信号的采样序号为中心，取指定采样序号范围内的电压信号数据为余弦电压信号的拟合数据；通过拟合算法分别计算出每个周期内正弦电压信号的最大拟合正弦电压信号以及每个周期内余弦电压信号的最大拟合余弦电压信号；分别将计算出的多个周期下的最大拟合正弦电压信号以及最大拟合余弦电压信号相加后进行平均，以获取所述磁性编码器的增益差异。
于本发明的一实施例中，计算每个周期内正弦电压信号的最大拟合正弦电压信号或计算每个周期内余弦电压信号的最大拟合余弦电压信号的步骤包括：以正弦电压信号或余弦电压信号的拟合数据的采样序号为变量，拟合一条关于正弦电压信号或余弦电压信号相关的二次拟合曲线；对所述二次拟合曲线求一阶导数，查找一阶导数为0时，对应的所述正弦电压信号的采样序号或余弦电压信号的采样序号；将所述正弦电压信号的采样序号或余弦电压信号的采样序号分别代入关于正弦电压信号或余弦电压信号相关的二次拟合曲线，计算出每个周期内正弦电压信号于指定采样序号范围内的最大拟合正弦电压信号或每个周期内余弦电压信号于指定采样序号范围内的最大拟合余弦电压信号；分别将计算出的多个周期下的最大拟合正弦电压信号或最大拟合余弦电压信号相加后进行平均，以获取所述磁性编码器的增益差异。
本实施例另一方面提供一种数据的校正方法，应用于一磁性编码器；所述数据的校正方法包括：获取磁性编码器的反馈数据信号之间的差异；所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和/或偏置差异；根据所述磁性编码器的反馈数据信号之间的差异，校正所述磁性编码器的属性参数，以控制所述电子设备的运行。
本发明又一方面提供一种数据的分析系统，应用于一磁性编码器；所述数据的分析系统包括：采集模块，用于采集所述磁性编码器生成的反馈数据信号；所述反馈数据信号用于反馈一电子设备的运行状况；计算模块，用于计算所述反馈数据信号之间的差异；所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和/或偏置差异。
本发明再一方面提供一种数据的校正系统，应用于一磁性编码器；所述数据的校正系统包括：数据获取模块，用于获取所述磁性编码器的反馈数据信号之间的差异；所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和/或偏置差异；校正模块，用于根据所述磁性编码器的反馈数据信号之间的差异，校正与所述磁性编码器连接的电机的属性参数，以控制所述电子设备的运行。
本发明还有一方面提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述数据的分析方法和/或实现所述数据的校正方法。
本发明一种磁性编码器，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述磁性编码器执行所述数据的分析方法或实现所述数据的校正方法。
如上所述，本发明所述的数据的分析/校正/方法及系统、存储介质、磁性编码器，具有以下有益效果：
本发明所述数据的分析/校正/方法及系统、存储介质、磁性编码器可以实现增益的修正及增益的准确度，从而提高编码器的解码精度，实现电机旋转速度、电机转子位置的精确测量。
附图说明
图1显示为本发明所应用的一电子设备的原理结构示意图。
图2显示为本发明的数据的分析方法于一实施例中的流程示意图。
图3显示为本发明的采集到的反馈数据信号的波形图。
图4显示为本发明的正弦电压信号的拟合数据或余弦电压信号的拟合数据拟合而成的拟合曲线示意图。
图5显示为本发明的数据的校正方法于一实施例中的流程示意图。
图6A显示本发明的数据的分析系统于一实施例中的原理结构示意图。
图6B显示为本发明的数据的校正系统于一实施例中的原理结构示意图。
元件标号说明
1 电子设备
11 电机
12 磁性编码器
13 电机驱动器
61 数据的分析系统
611 采集模块
612 数字化模块
613 计算模块
62 数据的校正系统
621 数据获取模块
622 校正模块
S21～S23 步骤
S51～S52 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例提供一种数据的分析方法，应用于一磁性编码器；所述数据的分析方法包括：
采集所述磁性编码器生成的反馈数据信号；所述反馈数据信号用于反馈一电子设备的运行状况；
计算所述反馈数据信号之间的差异；所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和/或偏置差异。
以下将结合图示对本实施例所提供的数据的分析方法进行详细描述。所述数据的分析方法应用于一磁性编码器。所述磁性编码器包括如图1所示电子设备1。所述电子设备1包括：电机11、与所述电机11连接的磁性编码器12及分别与所电机11和所述磁性编码器12连接的电机驱动器13。
所述磁性编码器13包括磁环、感应单元、至少一个磁敏元件及处理单元。
在本实施例中，所述磁环套设于所述电机11上。
具体地，具有两层的所述磁环以层叠方式套设于所述电机上，即所述磁环可以以一层方式套设在所述电机上，也可以分为多层方式套设在所述电机上。其中，每层磁环由一对磁极或多对磁极组成，单对磁极是指这一层磁环仅包括一个N极和一个S极，多对磁极是指这一层磁环包括多个N极和多个S极。
作为一种实施方式，当所述磁环以一层方式套设在所述电机上时，其内部可以分为多层磁环，仅在外观上看上去为一体。作为另一种实施方式，当所述磁环以一层方式套设在所述电机上时，其内部可以仅为一层磁环。当所述磁环以多层方式套设在所述电机上时，所述磁环分为上下两层磁环，该磁环的一种实施方式为上层磁环可以为单对磁极，下层磁环可以为多对磁极；该磁环的另一种实施方式中上层磁环和下层磁环都为单对磁极；该磁环的又一种实施方式为上层磁环和下层磁环都为多对磁极。
每层磁环都有与其对应的磁敏元件，且该磁敏元件的高度(即电机的轴向方向)不突出该层磁环的下表面，也不突出于该层磁环的上表面，也就是说，磁敏元件的最少数量为磁环的层数，保证可以检测到每层磁环的磁场强度。
在本实施例中，所述磁环采用径向充磁式磁环。
在本实施例中，所述感应单元采用芯片晶元或PCB电路板。具体地，所述感应单元安装于所述电机后端盖的同心圆弧内侧。感应单元与电机轴向平行式设置方式可以保证磁环法线垂直于PCB电路板或芯片晶元平面，从而保证磁敏元件幅值一致，相位差固定。
在本实施例中，可以在感应单元上增加处理单元和供电单元。其中，所述处理单元与所述磁敏元件连接，所述处理单元就可以实现相位和幅值的修正，位置、速度计算。与所述处理单元连接的供电单元用于为所述处理单元供电。
至少一个磁敏元件设置于所述感应单元上。在一种实施方式中，所述磁敏元件封装在感应单元内部，在另一种实施方式中，所述磁敏元件直接安装在感应单元的表面。所述磁敏元件将检测到的磁环的磁场强度转换为电压信号。
于本实施例中，所述磁敏元件采用Hall元件、AMR元件、GMR元件或TMR元件。
无论是多对磁极组成的一层磁环，还是单对磁极组成的一层磁环，其对应在磁敏元件个数都为至少一个。
当一层磁环有多个对应的磁敏元件时，相邻两个所述磁敏元件采用的相位差为90°。在本实施例中，所述磁敏元件两两之间的距离D＝2*R*sin(β)；β＝90°/(2N)，N为所述磁环的极对数，R为磁环中心到磁敏元件的感应区域之间的距离，相邻两个磁敏元件输出的电压信号一个为正弦电压信号，另一个为余弦电压信号。
请参阅图2，显示为数据的分析方法于一实施例中的流程示意图。如图2所示，所述数据的分析方法具体包括以下步骤：
S21，采集所述磁性编码器生成的反馈数据信号。于本实施例中，所述反馈数据信号用于反馈一电子设备的运行状况。所述反馈数据信号为所述磁性编码器的各所述磁敏元件根据其对应的磁环转动后产生的电压信号序列。采集到的反馈数据信号的波形图如图3所示。
具体地，所述S21包括采集各所述磁敏元件根据其对应的磁环转动后产生的电压信号序列。采集的电压信号序列中包含的正弦电压信号的周期数不少于所述磁环的极对数，余弦电压信号的周期数也不少于磁环的极对数(如果一磁环有两个对应的磁敏元件，且相邻两个磁敏元件的相位差为90°，例如，5对磁极，则至少5个正弦电压信号周期和5个余弦电压信号周期)，保证采样得到的数据可以分析每对磁极在霍尔上产生的电压。
S22，数字化所述反馈数据信号。具体地，数字化的反馈数据信号包括正弦电压信号和余弦电压信号。
S23，计算数字化的反馈数据信号之间的差异。所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和/或偏置差异。
具体地，所述反馈数据信号之间的偏置差异的计算步骤包括：
分别累加整数周期的正弦电压信号和余弦电压信号的电压值，以获取正弦电压累加，以及，余弦电压累加和，即将整数周期(例如：2个周期)的正弦电压信号的所有电压值相加，得到正弦电压累加和，将整数周期(例如：2个周期)的余弦电压信号的所有电压值相加，得到余弦电压累加和；
所述正弦电压累加和，以及，余弦电压累加和分别除以累加次数，以获取正弦电压信号的平均电压信号和余弦电压信号的平均电压信号/>正弦电压信号的平均电压信号即为所述磁性编码器的正弦偏置差异offsetsin、余弦电压信号的平均电压信号即为所述磁性编码器的余弦偏置差异offsetcos。
所述反馈数据信号之间的增益差异的计算步骤包括：
具体地，当一(层)磁环有两个对应的磁敏元件时，所述校正所述反馈数据信号之间的增益差异的步骤包括：于采集的电压信号序列中，分别查找每个周期内正弦电压信号的最大正弦电压信号的采样序号，和每个周期内余弦电压信号的最大余弦电压信号的采样序号；
以每个周期内对应的最大正弦电压信号的采样序号为中心，取指定采样序号范围内的电压信号数据为正弦电压信号的拟合数据，以每个周期内对应的最大余弦电压信号的采样序号为中心，取指定采样序号范围内的电压信号数据为余弦电压信号的拟合数据；指定采样序号范围的设置和采样频率及电机的旋转频率有关，使选择的这些拟合数据可拟合成一个抛物线，例如图4所示。
通过拟合算法分别计算出每个周期内正弦电压信号的最大拟合正弦电压信号，以及，每个周期内余弦电压信号的最大拟合余弦电压信号。
其中，计算每个周期内正弦电压信号的最大拟合正弦电压信号，或，每个周期内余弦电压信号的最大拟合余弦电压信号的步骤相同，包括：
1、以正弦电压信号或余弦电压信号的拟合数据的采样序号为变量x，拟合一条关于正弦电压信号或余弦电压信号y相关的二次拟合曲线；
二次拟合曲线具体为：
y＝ax2+bx+c
其中，a，b，c为拟合出的系数。
2、对所述二次拟合曲线求一阶导数，查找一阶导数为0时，对应的所述正弦电压信号或余弦电压信号的采样序号xmax，。
具体地，y’＝2ax+b，xmax＝-b/2a；
将求解出来的所述正弦电压信号或余弦电压信号的采样序号xmax代入y＝ax2+bx+c方程，计算出每个周期内正弦电压信号于指定采样序号范围内的最大拟合正弦电压信号，或，每个周期内余弦电压信号于指定采样序号范围内的最大拟合余弦电压信号ymax：ymax＝b2/4a-b2/2a+c。
通过以上步骤可计算出采集的电压信号序列中每个周期内正弦电压信号于指定采样序号范围内的最大拟合正弦电压信号，和，每个周期内余弦电压信号于指定采样序号范围内的最大拟合余弦电压信号。
例如：若磁环对应的敏感元件为两个，采集的电压信号序列中有i个周期的正弦电压信号和i个周期的余弦电压信号，则计算出来的不同周期内的最大拟合正弦电压信号和最大拟合余弦电压信号，i为磁极对数的整数倍，如表1所示：
表1：每对磁极下，不同霍尔拟合得到最大电压值
周期数 1 2 3 i
sin霍尔 sm_1 sm_2 sm_3 … sm_i
cos霍尔 cm_1 cm_2 cm_3 … cm_i
其中，sm_i表示sin霍尔(即磁敏元件1)在采集的电压信号序列中第i个周期的正弦电压信号中最大拟合正弦电压信号；cm_i表示cos霍尔(即磁敏元件2)在采集的电压信号序列中第i个周期的余弦电压信号中最大拟合余弦电压信号。
分别将计算出的多个周期下的最大拟合正弦电压信号、最大拟合余弦电压信号相加后进行平均，以获取所述磁性编码器的增益差异，即正弦增益Gainsin＝(sm_1+…+sm_i)/i，余弦增益Gaincos＝(cm_1+…+cm_i)/i。
本实施例还提供一种数据的校正方法，应用于一磁性编码器；所述数据的校正方法包括：
获取磁性编码器的反馈数据信号之间的差异；所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和/或偏置差异；
校正所述反馈数据信号之间的差异，以控制所述电子设备的运行。
以下将结合图示对本实施例所提供的数据的校正方法进行详细描述。请参阅图5，显示为数据的校正方法于一实施例中的流程示意图。如图5所示，所述数据的校正方法具体包括以下步骤：
S51，获取磁性编码器的反馈数据信号之间的差异。所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和/或偏置差异。
具体地，所述反馈数据信号之间的偏置差异包括磁性编码器的正弦偏置差异offsetsin和余弦偏置差异offsetcos。
所述反馈数据信号之间的增益差异包括正弦增益Gainsin＝(sm_1+…+sm_i)/i及余弦增益Gaincos＝(cm_1+…+cm_i)/i。
S52，根据所述磁性编码器的反馈数据信号之间的差异，校正与所述磁性编码器连接电机的属性参数，以控制所述电子设备的运行。
具体地，所述S52包括对磁环于所述磁敏元件上产生的正弦通道的电压信号/余弦通道的电压信号进行滤波，滤波后解算出电机的旋转角度θ，并计算归一化位置及速度。
当一磁环对应有两个磁敏元件时，电机的旋转角度θ计算公式如下，其中，ADCsin为当前检测到的正弦电压信号，ADCcos为当前检测到的余弦电压信号。
当一磁环对应有一个磁敏元件时，电机的旋转角度θ计算公式如下：
θ＝arcsin(ADCsin-offsetsin)
本实施例所述数据的分析方法和校正方法可以实现编码器增益的修正及增益的准确度，从而提高编码器的解码精度，实现电机旋转速度、电机转子位置的精确控制。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述数据的分析方法和/或数据的校正方法。
本领域普通技术人员可以理解计算机可读存储介质为：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
实施例二
本实施例提供一种数据的分析系统，应用于一磁性编码器；所述数据的分析系统包括：
采集模块，用于采集所述磁性编码器生成的反馈数据信号；所述反馈数据信号用于反馈一电子设备的运行状况；
计算模块，用于计算所述反馈数据信号之间的差异；所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和/或偏置差异。
以下将结合图示对本实施例所提供的数据的分析系统进行详细描述。本实施例所述数据的分析系统应用于一磁性编码器。请参阅图6A，显示为数据的分析系统的原理结构示意图。如图6A所示，所述数据的分析系统61包括采集模块611、数字化模块612及计算模块613。
所述采集模块611用于采集所述磁性编码器生成的反馈数据信号。于本实施例中，所述反馈数据信号用于反馈一电子设备的运行状况。所述反馈数据信号为所述磁性编码器的各所述磁敏元件根据其对应的磁环转动后产生的电压信号序列。采集到的反馈数据信号的波形图如图3所示。
具体地，所述采集模块611采集各所述磁敏元件根据其对应的磁环转动后产生的电压信号序列。采集的电压信号序列中包含的正弦电压信号的周期数不少于所述磁环的极对数，余弦电压信号的周期数也不少于磁环的极对数(如果一磁环有两个对应的磁敏元件，且相邻两个磁敏元件的相位差为90°)，例如，5对磁极，则至少5个正弦电压信号周期和5个余弦电压信号周期，保证采样得到的数据可以分析每对磁极在霍尔上产生的电压。
所述数字化模块612用于数字化所述反馈数据信号。具体地，数字化的反馈数据信号包括正弦电压信号和余弦电压信号。
所述计算模块613用于计算数字化的反馈数据信号之间的差异。所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和/或偏置差异。
具体地，所述计算模块613分别累加整数周期的正弦电压信号和余弦电压信号的电压值，以获取正弦电压累加，以及，余弦电压累加和，即将整数周期(例如：2个周期)的正弦电压信号的所有电压值相加，得到正弦电压累加和，将整数周期(例如：2个周期)的余弦电压信号的所有电压值相加，得到余弦电压累加和；所述正弦电压累加和，以及，余弦电压累加和分别除以累加次数，以获取正弦电压信号的平均电压信号和余弦电压信号的平均电压信号/>正弦电压信号的平均电压信号即为所述磁性编码器的正弦偏置差异offsetsin、余弦电压信号的平均电压信号即为所述磁性编码器的余弦偏置差异offsetcos。
所述计算模块613当一(层)磁环有两个对应的磁敏元件时，所述校正所述反馈数据信号之间的增益差异的步骤包括：于采集的电压信号序列中，分别查找每个周期内正弦电压信号的最大正弦电压信号的采样序号，和每个周期内余弦电压信号的最大余弦电压信号的采样序号；以每个周期内对应的最大正弦电压信号的采样序号为中心，取指定采样序号范围内的电压信号数据为正弦电压信号的拟合数据，以每个周期内对应的最大余弦电压信号的采样序号为中心，取指定采样序号范围内的电压信号数据为余弦电压信号的拟合数据；指定采样序号范围的设置和采样频率及电机的旋转频率有关，使选择的这些拟合数据可拟合成一个抛物线，例如图5所示。通过拟合算法分别计算出每个周期内正弦电压信号的最大拟合正弦电压信号，以及，每个周期内余弦电压信号的最大拟合余弦电压信号。
所述计算模块613计算每个周期内正弦电压信号的最大拟合正弦电压信号，或，每个周期内余弦电压信号的最大拟合余弦电压信号的过程包括：
1、以正弦电压信号或余弦电压信号的拟合数据的采样序号为变量x，拟合一条关于正弦电压信号或余弦电压信号y相关的二次拟合曲线；
二次拟合曲线具体为：
y＝ax2+bx+c
其中，a，b，c为拟合出的系数。
2、对所述二次拟合曲线求一阶导数，查找一阶导数为0时，对应的所述正弦电压信号或余弦电压信号的采样序号xmax，。
具体地，y’＝2ax+b，xmax＝-b/2a；
将求解出来的所述正弦电压信号或余弦电压信号的采样序号xmax代入y＝ax2+bx+c方程，计算出每个周期内正弦电压信号于指定采样序号范围内的最大拟合正弦电压信号，或，每个周期内余弦电压信号于指定采样序号范围内的最大拟合余弦电压信号ymax：ymax＝b2/4a-b2/2a+c。
通过以上步骤可计算出采集的电压信号序列中每个周期内正弦电压信号于指定采样序号范围内的最大拟合正弦电压信号，和，每个周期内余弦电压信号于指定采样序号范围内的最大拟合余弦电压信号。分别将计算出的多个周期下的最大拟合正弦电压信号、最大拟合余弦电压信号相加后进行平均，以获取所述磁性编码器的增益差异，即正弦增益Gainsin＝(sm_1+…+sm_i)/i，余弦增益Gaincos＝(cm_1+…+cm_i)/i。
本实施例还提供一种数据的校正系统，应用于一磁性编码器；所述数据的校正系统包括：
数据获取模块，用于获取所述磁性编码器的反馈数据信号之间的差异；所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和/或偏置差异；
校正模块，用于根据所述磁性编码器的反馈数据信号之间的差异，校正与所述磁性编码器连接的电机的属性参数，以控制所述电子设备的运行。
以下将结合图示对本实施例所提供的数据的校正系统进行详细描述。请参阅图6B，显示为数据的校正系统的原理结构示意图。如图6B所示，所述数据的校正系统62包括数据获取模块621及校正模块622。
所述数据获取模块621用于获取磁性编码器的反馈数据信号之间的差异。所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和/或偏置差异。
具体地，所述反馈数据信号之间的偏置差异包括磁性编码器的正弦偏置差异offsetsin和余弦偏置差异offsetcos。
所述反馈数据信号之间的增益差异包括正弦增益Gainsin＝(sm_1+…+sm_i)/i及余弦增益Gaincos＝(cm_1+…+cm_i)/i。
所述校正模块622用于根据所述磁性编码器的反馈数据信号之间的差异，校正与所述磁性编码器连接电机的属性参数，以控制所述电子设备的运行。
具体地，所述校正模块622对磁环于所述磁敏元件上产生的正弦通道的电压信号/余弦通道的电压信号进行滤波，滤波后解算出电机的旋转角度θ，并计算归一化位置及速度。
当一磁环对应有两个磁敏元件时，所述校正模块522根据
计算电机的旋转角度θ，其中，ADCsin为当前检测到的正弦电压信号，ADCcos为当前检测到的余弦电压信号。
当一磁环对应有一个磁敏元件时，所述校正模块522根据公式θ＝arcsin(ADCsin-offsetsin)计算电机的旋转角度θ。
需要说明的是，应理解以上系统的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现，也可以全部以硬件的形式实现，还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如：x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述系统的某一个芯片中实现。此外，x模块也可以以程序代码的形式存储于上述系统的存储器中，由上述系统的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，一个或多个微处理器(Digital Singnal Processor，简称DSP)，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。这些模块可以集成在一起，以片上系统(System-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
实施例三
本实施例提供的磁性编码器，所述磁性编码器包括：处理器、存储器、收发器、通信接口或/和系统总线；存储器和通信接口通过系统总线与处理器和收发器连接并完成相互间的通信，存储器用于存储计算机程序，通信接口用于和其他设备进行通信，处理器和收发器用于运行计算机程序，使磁性编码器执行如上所述数据的分析方法或校正方法的各个步骤。
上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本发明所述的数据的分析/校正方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。
本发明还提供一种数据的分析/校正系统，所述数据的分析/校正系统可以实现本发明所述的数据的分析/校正方法，但本发明所述的数据的分析/校正方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的数据的分析/校正系统的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。
综上所述，本发明所述数据的分析/校正/方法及系统、存储介质、磁性编码器可以实现增益的修正及增益的准确度，从而提高编码器的解码精度，实现电机旋转速度、电机转子位置的精确测量。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种数据的分析方法，其特征在于，应用于一磁性编码器；所述数据的分析方法包括：
采集所述磁性编码器生成的反馈数据信号；所述反馈数据信号用于反馈一电子设备的运行状况；其中，所述反馈数据信号为所述磁性编码器的各磁敏元件根据其对应的磁环转动后产生的电压信号序列，其中，采集的电压信号序列中包含的正弦电压信号的周期数不少于所述磁环的极对数，余弦电压信号的周期数也不少于所述磁环的极对数；
计算所述反馈数据信号之间的差异；所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和偏置差异；其中，所述反馈数据信号之间的偏置差异的计算步骤包括：分别累加整数周期的正弦电压信号和余弦电压信号的电压值，以获取正弦电压累加和以及余弦电压累加和；所述正弦电压累加和以及余弦电压累加和分别除以累加次数，以获取正弦电压信号的平均电压信号和余弦电压信号的平均电压信号；其中，正弦电压信号的平均电压信号为所述磁性编码器的正弦偏置差异，余弦电压信号的平均电压信号为所述磁性编码器的余弦偏置差异；以及
所述反馈数据信号之间的增益差异的计算步骤包括：以每个周期内对应的最大正弦电压信号的采样序号为中心，取指定采样序号范围内的电压信号数据为正弦电压信号的拟合数据，及以每个周期内对应的最大余弦电压信号的采样序号为中心，取指定采样序号范围内的电压信号数据为余弦电压信号的拟合数据；通过拟合算法分别计算出每个周期内正弦电压信号的最大拟合正弦电压信号以及每个周期内余弦电压信号的最大拟合余弦电压信号；分别将计算出的多个周期下的最大拟合正弦电压信号以及最大拟合余弦电压信号相加后进行平均，以获取所述磁性编码器的增益差异；以及
计算每个周期内正弦电压信号的最大拟合正弦电压信号或计算每个周期内余弦电压信号的最大拟合余弦电压信号的步骤包括：以正弦电压信号或余弦电压信号的拟合数据的采样序号为变量x，拟合一条关于正弦电压信号或余弦电压信号相关的二次拟合曲线；对所述二次拟合曲线求一阶导数，查找一阶导数为0时，对应的所述正弦电压信号的采样序号或余弦电压信号的采样序号；将所述正弦电压信号的采样序号或余弦电压信号的采样序号分别代入关于正弦电压信号或余弦电压信号相关的二次拟合曲线，计算出每个周期内正弦电压信号于指定采样序号范围内的最大拟合正弦电压信号或每个周期内余弦电压信号于指定采样序号范围内的最大拟合余弦电压信号。
2.一种数据的校正方法，其特征在于，应用于权利要求1中所述的数据的分析方法，其中，具体应用于一磁性编码器；所述数据的校正方法包括：
获取磁性编码器的反馈数据信号之间的差异；所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和偏置差异；
根据所述磁性编码器的反馈数据信号之间的差异，校正所述磁性编码器的属性参数，以控制电子设备的运行。
3.一种数据的分析系统，其特征在于，应用于权利要求1中所述的数据的分析方法，其中，具体应用于一磁性编码器；所述数据的分析系统包括：
采集模块，用于采集所述磁性编码器生成的反馈数据信号；所述反馈数据信号用于反馈一电子设备的运行状况；
计算模块，用于计算所述反馈数据信号之间的差异；所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和偏置差异。
4.一种数据的校正系统，其特征在于，应用于权利要求1中所述的数据的分析方法，其中，具体应用于一磁性编码器；所述数据的校正系统包括：
数据获取模块，用于获取所述磁性编码器的反馈数据信号之间的差异；所述反馈数据信号之间的差异包括增益差异和偏置差异；
校正模块，用于根据所述磁性编码器的反馈数据信号之间的差异，校正与所述磁性编码器连接的电机的属性参数，以控制电子设备的运行。
5.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现权利要求1所述的数据的分析方法。
6.一种磁性编码器，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述磁性编码器执行如权利要求1所述的数据的分析方法。
CN202011409593.9A 2020-12-04 2020-12-04 数据的分析/校正/方法及系统、存储介质、磁性编码器 Active CN114593754B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011409593.9A CN114593754B (zh) 2020-12-04 2020-12-04 数据的分析/校正/方法及系统、存储介质、磁性编码器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011409593.9A CN114593754B (zh) 2020-12-04 2020-12-04 数据的分析/校正/方法及系统、存储介质、磁性编码器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114593754A CN114593754A (zh) 2022-06-07
CN114593754B true CN114593754B (zh) 2024-01-19

Family

ID=81813245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011409593.9A Active CN114593754B (zh) 2020-12-04 2020-12-04 数据的分析/校正/方法及系统、存储介质、磁性编码器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114593754B (zh)

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4524347A (en) * 1980-05-15 1985-06-18 Ferranti Limited Position encoder
US5453684A (en) * 1992-09-18 1995-09-26 Sony Corporation Position detecting method for use in optical system of a video camera for correcting gain and offset for periodic waveforms
JP2005003559A (ja) * 2003-06-12 2005-01-06 Canon Inc 位置検出装置、光学装置および位置検出方法
CN1645731A (zh) * 2004-01-19 2005-07-27 厦门科华恒盛股份有限公司 正弦波逆变器偏磁的控制方法及其装置
CN101478287A (zh) * 2009-01-15 2009-07-08 上海全波通信技术有限公司 直接变频调制中载波泄露的自适应消除系统
JP2010145203A (ja) * 2008-12-18 2010-07-01 Yaskawa Electric Corp リニアエンコーダ信号処理装置および信号処理方法
JP2011047824A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 Nidec Sankyo Corp エンコーダーのオフセット値補正方法
EP2693221A1 (en) * 2012-07-30 2014-02-05 Nxp B.V. Magnetic Sensor Arrangement
CN105099291A (zh) * 2015-08-06 2015-11-25 湖州太平微特电机有限公司 一种磁性编码器及电机
CN106899240A (zh) * 2017-04-20 2017-06-27 湖州太平微特电机有限公司 一种磁性编码器及永磁电机
CN109708681A (zh) * 2019-02-19 2019-05-03 深圳市盛泰奇科技有限公司 编码器校准方法及装置
CN110940371A (zh) * 2019-12-13 2020-03-31 浙江禾川科技股份有限公司 一种旋转磁电编码器的校准方法、装置及设备
CN111106764A (zh) * 2019-12-06 2020-05-05 清能德创电气技术（北京）有限公司 一种正余弦编码器校正方法和系统
CN111521839A (zh) * 2020-06-11 2020-08-11 哈尔滨理工大学 一种基于多对极磁钢及辅助定子绕组测速磁电编码器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6873148B2 (en) * 2002-06-28 2005-03-29 Canon Kabushiki Kaisha Position detecting apparatus, and optical apparatus comprising this and position detecting method
JP2004045286A (ja) * 2002-07-12 2004-02-12 Denso Corp レゾルバ補正方法
US8756029B2 (en) * 2011-01-21 2014-06-17 Schneider Electric USA, Inc. Non-linearity calibration using an internal source in an intelligent electronic device
US10389281B2 (en) * 2016-10-20 2019-08-20 Texas Instruments Incorporated Correcting offset and gain drift related angle errors with motor position detectors
CN108426587B (zh) * 2017-02-14 2020-09-18 日本电产三协株式会社 旋转编码器

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4524347A (en) * 1980-05-15 1985-06-18 Ferranti Limited Position encoder
US5453684A (en) * 1992-09-18 1995-09-26 Sony Corporation Position detecting method for use in optical system of a video camera for correcting gain and offset for periodic waveforms
JP2005003559A (ja) * 2003-06-12 2005-01-06 Canon Inc 位置検出装置、光学装置および位置検出方法
CN1645731A (zh) * 2004-01-19 2005-07-27 厦门科华恒盛股份有限公司 正弦波逆变器偏磁的控制方法及其装置
JP2010145203A (ja) * 2008-12-18 2010-07-01 Yaskawa Electric Corp リニアエンコーダ信号処理装置および信号処理方法
CN101478287A (zh) * 2009-01-15 2009-07-08 上海全波通信技术有限公司 直接变频调制中载波泄露的自适应消除系统
JP2011047824A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 Nidec Sankyo Corp エンコーダーのオフセット値補正方法
EP2693221A1 (en) * 2012-07-30 2014-02-05 Nxp B.V. Magnetic Sensor Arrangement
CN105099291A (zh) * 2015-08-06 2015-11-25 湖州太平微特电机有限公司 一种磁性编码器及电机
CN106899240A (zh) * 2017-04-20 2017-06-27 湖州太平微特电机有限公司 一种磁性编码器及永磁电机
CN109708681A (zh) * 2019-02-19 2019-05-03 深圳市盛泰奇科技有限公司 编码器校准方法及装置
CN111106764A (zh) * 2019-12-06 2020-05-05 清能德创电气技术（北京）有限公司 一种正余弦编码器校正方法和系统
CN110940371A (zh) * 2019-12-13 2020-03-31 浙江禾川科技股份有限公司 一种旋转磁电编码器的校准方法、装置及设备
CN111521839A (zh) * 2020-06-11 2020-08-11 哈尔滨理工大学 一种基于多对极磁钢及辅助定子绕组测速磁电编码器

Also Published As

Publication number Publication date
CN114593754A (zh) 2022-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11112230B2 (en) Angle sensor using eddy currents
CN104656042B (zh) 离轴磁场角度传感器
KR102502508B1 (ko) 보정 테이블 작성 장치, 인코더 및 보정 테이블 작성 방법
CN110940371B (zh) 一种旋转磁电编码器的校准方法、装置及设备
CN106092150B (zh) 旋转变压器的位置信息获取方法、系统及电子设备
WO2021244278A1 (zh) 设备中磁性编码器精度检测方法及电子设备
CN109959327B (zh) 多圈舵机转动角度检测方法、装置、多圈舵机及存储介质
CN113447699A (zh) 隧道磁电阻环形阵列电流传感器及电流测量方法
Weiss et al. Current measurement of flat conductors with a circular array of magnetic sensors
CN114593754B (zh) 数据的分析/校正/方法及系统、存储介质、磁性编码器
US11125589B2 (en) Phase deviation compensation method and apparatus
CN116182924A (zh) 相位补偿方法、装置以及磁编码器
CN103592484A (zh) 一种用于防强磁铁对电子式电能表产生误差影响的防窃电方法
US20230184566A1 (en) Magnetic position sensor system, method and device with error detection
CN109946573A (zh) 基于聚类和无线传感阵列的局部放电测向方法及系统
US20220308132A1 (en) Magnetic sensor system
CN110400645B (zh) 组合式过球检测传感器及其检测方法
US12072211B2 (en) Apparatuses and methods for position detection
CN118129586B (zh) 一种采用阵列磁阻霍尔获取直线绝对位置的串行检测方法
US11774234B2 (en) Angle sensor calibration method for safety measure without full rotation
CN111121827A (zh) 一种基于卡尔曼滤波的tmr磁编码器系统
CN115494434A (zh) 具有误差检测的磁传感器设备、系统和方法
KR101885299B1 (ko) 다극쌍 자기 펄스 링을 위한 고분해능 베어링 센서 및 IC Chip
CN109506681A (zh) 基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构
CN114204855A (zh) 一种基于fpga的旋转变压器解码与误差补偿系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220701

Address after: 201203 floor 10, block a, building 1, No. 1867, Zhongke Road, China (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai

Applicant after: Xiaohua Semiconductor Co.,Ltd.

Address before: 201203 Floor 9, building a, No. 1867, Zhongke Road, Pudong New Area, Pudong New Area, Shanghai

Applicant before: HUADA SEMICONDUCTOR Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant