CN102519497A - 新型电机磁编码器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型电机磁编码器。传统的光电编码器体积越，并且精度也不是连续的。本发明包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一发光二极管D1、第二发光二极管D2、第三发光二极管D3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C4、AS5035芯片、AM26C31芯片、第一连接器HEADER5和第二连接器HEADER8。本发明通过AS5035芯片集成的霍尔元件、模拟前端和DSP的处理，可向外部电路输出A、B、index脉冲信号，结合外部电路，可得到电机的高精度角位置信息。

Description

新型电机磁编码器

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种新型电机磁编码器。

背景技术

磁编码器是一种应用磁电阻效应的编码器，广泛应用于伺服电机、数控机床等需要将旋转的物理量（如转速、转角）用数码表示的装置中。与其他类型的编码器相比，磁编码器高频特性好，所以响应速度快；无接触位置传感可以完美的应用于油、灰尘、气温变化大等恶劣的环境下，因为不用发光二极管，所以耗电少、使用寿命长；结构简单、抗冲击，可靠性高。此外，磁编码器容易实现磁阻元件的精确组合，比用光电编码器或半导体编码器件更容易构成新功能器件和多功能器件。因此，近年来磁编码器成为编码器研究领域的后起之秀。

电机编码器是安装在电机上用来测量磁极位置和电机转角及转速的一种传感器，从物理介质来分，可分为光电编码器和磁电编码器，传统的光电编码器通过在码盘上刻线来计算精度，所以精度越高码盘就会越大，编码器的体积也会越大，并且精度也不是连续的。

发明内容

本发明的目的是针对传统光电编码器技术的不足，提供了一种新型电机磁编码器。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：

新型电机磁编码器，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一发光二极管D1、第二发光二极管D2、第三发光二极管D3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C4、AS5035芯片、AM26C31芯片、第一连接器HEADER 5和第二连接器HEADER 8。

第一连接器HEADER 5的1脚接地、5脚接电源VCC；第一连接器HEADER 5的2脚分别与第四电阻R4的一端、AS5035芯片的6脚和AM26C31芯片的9脚连接；第一连接器HEADER 5的3脚分别与第五电阻R5的一端、AS5035芯片的4脚和AM26C31芯片的8脚连接；第一连接器HEADER 5的4脚分别与第一电阻R1的一端、AS5035芯片的3脚和AM26C31芯片的1脚连接；第一电阻R1的另一端、第四电阻R4的另一端和第五电阻R5的另一端均连接电源VCC。

AS5035芯片的1脚与第三发光二极管D3的负极连接，第三发光二极管D3的正极与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端接电源VCC；AS5035芯片的2脚与第二发光二极管D2的负极连接，第二发光二极管D2的正极与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端接电源VCC； AS5035芯片的7脚、AS5035芯片的8脚、AS5035芯片的10脚和AS5035芯片的11脚均接地；AS5035芯片的15脚与第二电容C2的正极连接；第二电容C2的负极接地；AS5035芯片的16脚分别与电源VCC和第一电容C1的一端连接；第一电容C1的另一端接地；AS5035芯片的其它引脚悬空。

AM26C31芯片的2脚与第二连接器HEADER 8的7脚连接；AM26C31芯片的3脚与第二连接器HEADER 8的6脚连接；AM26C31芯片的4脚连接电源VCC；AM26C31芯片的5脚与第二连接器HEADER 8的5脚连接；AM26C31芯片的6脚与第二连接器HEADER 8的4脚连接；AM26C31芯片的8脚接地；AM26C31芯片的10脚与第二连接器HEADER 8的2脚连接；AM26C31芯片的11脚与第二连接器HEADER 8的3脚连接；AM26C31芯片的12脚接地； AM26C31芯片的16脚分别连接电源VCC和第三电容C4的一端，第三电容C4的另一端接地；AM26C31芯片的其它脚悬空。

第二连接器HEADER 8的1脚接地；第二连接器HEADER 8的8脚分别连接电源VCC和第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端接地。

本发明的有益效果：创新了磁编码器在电机上的应用，通过在电机转轴顶端安装产生径向磁场的永久性磁铁，随着电机的转动，磁铁围绕AS5035芯片中心旋转。通过AS5035芯片集成的霍尔元件、模拟前端和DSP的处理，可向外部电路输出A、B、index脉冲信号，结合外部电路，可得到电机的高精度角位置信息。同时，本发明应用了AM26C31L芯片，可以对外部电路输出差分信号，使得本发明具有差分信号输出的诸多优点。

附图说明

图1是本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，新型电机磁编码器，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一发光二极管D1、第二发光二极管D2、第三发光二极管D3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C4、AS5035芯片、AM26C31芯片、第一连接器HEADER 5和第二连接器HEADER 8。AS5035芯片是一个无接触磁编码器芯片，能够用于360°全角度精确定位，内部集成了霍尔元件、模拟前端和DSP。在芯片上部固定一个可产生正弦磁场的径向磁化的永久性磁铁（该磁铁固定于电机转轴的顶端），使其围绕芯片中心旋转以测量角度。集成的霍尔元件分布在芯片内部的中心周围，在外部磁场的作用下输出90°电角度的正余弦电压信号。通过Σ-Δ模数转换和数字信号处理运算法则，可得到高精度绝对角位置信息。

第一连接器HEADER 5的1脚接地、5脚接电源VCC；第一连接器HEADER 5的2脚分别与第四电阻R4的一端、AS5035芯片的6脚和AM26C31芯片的9脚连接，AS5035芯片的6脚输出的index信号作为第一连接器HEADER 5的2脚输入，向外部电路输出index信号；第一连接器HEADER 5的3脚分别与第五电阻R5的一端、AS5035芯片的4脚和AM26C31芯片的8脚连接，AS5035芯片的4脚输出的index信号作为第一连接器HEADER 5的3脚输入，向外部电路输出B信号；第一连接器HEADER 5的4脚分别与第一电阻R1的一端、AS5035芯片的3脚和AM26C31芯片的1脚连接，AS5035芯片的3脚输出的A信号作为第一连接器HEADER 5的2脚输入，向外部电路输出A信号；第一电阻R1的另一端、第四电阻R4的另一端和第五电阻RAS5035芯片的1脚与第三发光二极管D3的负极连接，第三发光二极管D3的正极与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端接电源VCC；AS5035芯片的2脚与第二发光二极管D2的负极连接，第二发光二极管D2的正极与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端接电源VCC；AS5035芯片的7脚、AS5035芯片的8脚、AS5035芯片的10脚和AS5035芯片的11脚均接地；AS5035芯片的15脚与第二电容C2的正极连接；第二电容C2的负极接地；AS5035芯片的16脚分别与电源VCC和第一电容C1的一端连接；第一电容C1的另一端接地；AS5035芯片的其它引脚悬空。

AM26C31芯片的1脚、7脚和9脚分别接收AS5035芯片的3脚、4脚和6脚输出的A、B和index信号，经过AM26C31芯片的处理向第二连接器HEADER 8输出A_1、A_2、B_1、B_2、C_1、C_2差分信号。

AM26C31芯片的2脚与第二连接器HEADER 8的7脚连接；AM26C31芯片的3脚与第二连接器HEADER 8的6脚连接；AM26C31芯片的4脚连接电源VCC；AM26C31芯片的5脚与第二连接器HEADER 8的5脚连接；AM26C31芯片的6脚与第二连接器HEADER 8的4脚连接；AM26C31芯片的8脚接地；AM26C31芯片的10脚与第二连接器HEADER 8的2脚连接；AM26C31芯片的11脚与第二连接器HEADER 8的3脚连接；AM26C31芯片的12脚接地； AM26C31芯片的16脚分别连接电源VCC和第三电容C4的一端，第三电容C4的另一端接地；AM26C31芯片的其它脚悬空。

第二连接器HEADER 8的1脚接地；第二连接器HEADER 8的8脚分别连接电源VCC和第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端接地。

本发明的基本原理是磁感原理，就是通过磁力形成脉冲列，产生信号。在AS5035表面的上方放置了一块径向磁化的永久性磁铁（该磁铁固定于电机转轴顶端）。芯片采用一个霍尔传感器阵列来采样分布在器件封装表面上的磁场垂直向量。位于磁性敏感区域的霍尔传感器采用分组配置，从而实现对磁场正交相关分量额差分采样，得到COS 和SIN信号，经过AS5035芯片内部的DSP（数字信号处理器）模块处理，最终通过AS5035芯片内部的增量解码器模块输出A、B、index脉冲。AS5035芯片输出的A、B、index脉冲经过第一连接器HEADER 5向外部电路输出A、B、index脉冲。AS5035芯片输出的A、B、index脉冲经过AM26C31芯片的处理，形成A_1、A_2、B_1、B_2、C_1、C_2差分信号，通过第二连接器HEADER 8向外围电路输出差分信号。

Claims (1)

1.新型电机磁编码器，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一发光二极管D1、第二发光二极管D2、第三发光二极管D3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C4、AS5035芯片、AM26C31芯片、第一连接器HEADER 5和第二连接器HEADER 8，其特征在于:

第一连接器HEADER 5的1脚接地、5脚接电源VCC；第一连接器HEADER 5的2脚分别与第四电阻R4的一端、AS5035芯片的6脚和AM26C31芯片的9脚连接；第一连接器HEADER 5的3脚分别与第五电阻R5的一端、AS5035芯片的4脚和AM26C31芯片的8脚连接；第一连接器HEADER 5的4脚分别与第一电阻R1的一端、AS5035芯片的3脚和AM26C31芯片的1脚连接；第一电阻R1的另一端、第四电阻R4的另一端和第五电阻R5的另一端均连接电源VCC；

AS5035芯片的1脚与第三发光二极管D3的负极连接，第三发光二极管D3的正极与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端接电源VCC；AS5035芯片的2脚与第二发光二极管D2的负极连接，第二发光二极管D2的正极与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端接电源VCC；AS5035芯片的7脚、AS5035芯片的8脚、AS5035芯片的10脚和AS5035芯片的11脚均接地；AS5035芯片的15脚与第二电容C2的正极连接；第二电容C2的负极接地；AS5035芯片的16脚分别与电源VCC和第一电容C1的一端连接；第一电容C1的另一端接地；AS5035芯片的其它引脚悬空；

AM26C31芯片的2脚与第二连接器HEADER 8的7脚连接；AM26C31芯片的3脚与第二连接器HEADER 8的6脚连接；AM26C31芯片的4脚连接电源VCC；AM26C31芯片的5脚与第二连接器HEADER 8的5脚连接；AM26C31芯片的6脚与第二连接器HEADER 8的4脚连接；AM26C31芯片的8脚接地；AM26C31芯片的10脚与第二连接器HEADER 8的2脚连接；AM26C31芯片的11脚与第二连接器HEADER 8的3脚连接；AM26C31芯片的12脚接地； AM26C31芯片的16脚分别连接电源VCC和第三电容C4的一端，第三电容C4的另一端接地；AM26C31芯片的其它脚悬空；

第二连接器HEADER 8的1脚接地；第二连接器HEADER 8的8脚分别连接电源VCC和第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端接地。