CN104677391A - 具有判向和预定位功能的双霍尔位置传感器装置 - Google Patents

Abstract

一种具有判向和预定位功能的双霍尔位置传感器电路装置，其特征在于，包括定位霍尔传感器电路和判向霍尔传感器电路，其通过所述定位霍尔传感器电路和判向霍尔传感器电路的触发顺序，来判定运动方向，并通过所述位置传感器电路来判定运动位置。本发明双霍尔传感器装置，利用两路传感器进行方向的识别，从而解决了由于安装方向问题带来的危险，减小了传感器出现误差的概率。此外，基于双霍尔传感器结构的位置传感器可以自动对转动方向进行识别，避免了由于转向不同而产生的定位误差，提高了传感器的适应性，同时可以对驱动机构提供预零位信息，辅助驱动机构提前减速，进一步提高位置传感器的定位精度。

Description

具有判向和预定位功能的双霍尔位置传感器装置

 

技术领域

本发明涉及通过双传感器结构实现判向和预定位功能的位置测量技术，尤其涉及双霍尔传感器结构的位置传感器装置。 

  

背景技术

驱动执行机构常用于自动化控制领域，驱动机构的位置传感器多采用霍尔传感器进行位置测量。根据霍尔位置传感器原理所决定，霍尔传感器在定位过程中是具有方向性的，即：在安装使用过程中必须提前确定转动的运动方向，否则会出现定位位置的变化，定位误差远大于传感器的定位精度。由这个原理缺陷所决定，在安装过程中，必须要对运动机构的转向做出规定，这也就增加了由于安装操作失误而带来的风险。 

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种具有自动判别方向的传感器结构，以克服现有技术中的所述缺陷。 

  

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种新的双霍尔位移传感器结构，来自动确定驱动机构的运动方向，从而消除了由于转向不同带来的误差问题，并且具有预定位功能。 

为了达到上述发明目的，本发明提供了一种具有判向和预定位功能的双霍尔位置传感器电路装置，其包括定位霍尔传感器电路和判向霍尔传感器电路，其通过所述定位霍尔传感器电路和判向霍尔传感器电路的触发顺序，来判定运动方向，并通过所述位置传感器电路来判定运动位置。 

一些实施例中，当所述定位霍尔传感器电路先于所述判向霍尔传感器电路触发，所述双霍尔位置传感器电路则判定为正向运动；当所述判向霍尔传感器电路先于所述定位霍尔传感器电路触发，则所述双霍尔位置传感器电路判定为反向运动。 

一些实施例中，当磁钢正向运动时，所述定位霍尔传感器电路先于所述判向霍尔传感器电路触发，所述双霍尔位置传感器电路则判定为正向运动，输出预零位信号，当所述磁钢到达真零位时，所述定位霍尔传感器电路结束触发并且输出信号拉低，实现真零位定位。 

一些实施例中，当所述磁钢反向运动时，所述判向霍尔传感器电路先于所述定位霍尔传感器电路触发，则所述双霍尔位置传感器电路判定为反向运动，输出预零位信号，当所述磁钢到达真零位时，所述定位霍尔传感器电路触发并且将输出信号拉低，实现真零位的定位。 

一些实施例中，包括微控制器电路，主定位传感器电路，和主判向传感器电路。 

一些实施例中，还包括备份定位传感器电路和备份判向传感器电路。 

一些实施例中，所述微控制器相关电路包括晶振、复位与JTAG电路。 

一些实施例中，所述定位霍尔传感器电路和判向霍尔传感器电路分别包括霍尔传感器芯片与三极管集电极负逻辑电路。 

一些实施例中，所述微控制器初始化后不断查询所述定位传感器电路和所述判向传感器电路的输出信号，当检测到两输出信号都为零时，即（0,0）状态，开始等待触发。 

一些实施例中，若所述定位传感器电路的信号先触发，即（1,0）状态，则开始预零位输出，并等待（0,0）状态，输出真零位，并回归等待触发状态；若所述判向传感器电路的信号先触发，即（0,1）状态，则开始预零位输出，并等待（1,1）状态，输出真零位；当所述两传感器电路输出为（0,0）状态时，回归等待触发状态。 

本发明双霍尔传感器装置，利用两路传感器进行方向的识别，从而解决了由于安装方向问题带来的危险，减小了传感器出现误差的概率。此外，基于双霍尔传感器结构的位置传感器可以自动对转动方向进行识别，避免了由于转向不同而产生的定位误差，提高了传感器的适应性，同时可以对驱动机构提供预零位信息，辅助驱动机构提前减速，进一步提高位置传感器的定位精度。 

结合附图，根据下文的通过示例说明本发明主旨的描述可清楚本发明的其他方面和优点。 

  

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显： 

图1为根据本发明的加泄连接器随动装置结构示意图；

图2为图1所示加泄连接器随动装置中摆杆的运动示意图；

图3为双霍尔位置传感器装置的定位霍尔传感器电路与判向霍尔传感器电路信号时序示意图；

图4为双霍尔位置传感器装置的电路图；

图5为双霍尔位置传感器的判断步骤的流程图。

  

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。 

应理解，本发明的描述/图示为单个单元的部分可存在于两个或两个以上的物理上独立但合作实现所描述/图示之功能的实体。此外，描述/图示为两个或两个以上物理上独立的部分可集成入一个单独的物理上实体以进行所描述/图示的功能。 

现通过详细说明根据本发明的较佳具体实施例，以对本发明做进一步阐述。 

根据本发明的一种具有判向和预定位功能的双霍尔位置传感器电路装置，包括定位霍尔传感器电路和判向霍尔传感器电路。通过所述定位霍尔传感器电路和判向霍尔传感器电路的触发顺序，来判定运动方向，并通过所述位置传感器电路来判定运动位置。 

本实施例中，当所述定位霍尔传感器电路先于所述判向霍尔传感器电路触发，所述双霍尔位置传感器电路则判定为正向运动。当所述判向霍尔传感器电路先于所述定位霍尔传感器电路触发，则所述双霍尔位置传感器电路判定为反向运动。 

具体地，当磁钢正向运动时，所述定位霍尔传感器电路先于所述判向霍尔传感器电路触发，所述双霍尔位置传感器电路则判定为正向运动，输出预零位信号，当所述磁钢到达真零位时，所述定位霍尔传感器电路结束触发并且输出信号拉低，实现真零位定位。 

此外，当所述磁钢反向运动时，所述判向霍尔传感器电路先于所述定位霍尔传感器电路触发，则所述双霍尔位置传感器电路判定为反向运动，输出预零位信号，当所述磁钢到达真零位时，所述定位霍尔传感器电路触发并且将输出信号拉低，实现真零位的定位。 

图1为本发明一实施例的结构框图。如图1所示，驱动轴3固定于滑环7之上，磁钢1安装在驱动轴3的磁钢夹持器2上，当驱动轴3转动时，磁钢1随之转动。传感器基座4上有两个传感器：定位霍尔传感器5和判向霍尔传感器6。则当磁钢1按照图1中转动方向通过定位霍尔传感器5和判向霍尔传感器6时，两个传感器的感应信号如图2所示。 

图3为双霍尔位置传感器装置的定位霍尔传感器电路与判向霍尔传感器电路信号时序示意图，定位霍尔传感器电路信号为A信号，判向霍尔传感器电路信号为B信号，传感器装置输出信号为O信号。 

如前所述，当磁钢正向运动时，定位霍尔传感器电路先于判向霍尔传感器电路触发，此时传感器电路系统判定为正向运动，输出预零位信号，当磁钢到达真零位时，定位霍尔传感器电路结束触发，传感器电路输出信号拉低，实现真零位定位。当磁钢反向运动时，判向霍尔传感器电路先于定位霍尔传感器电路触发，此时传感器电路系统判定为反向运动，输出预零位信号，当磁钢到达真零位时，定位霍尔传感器电路触发，此时将输出信号拉低，实现真零位的定位。 

图4为双霍尔位置传感器装置的电路图。包括微控制器U1电路、主定位传感器HA1电路、主判向传感器HA2电路、备份定位传感器HB1电路、备份判向传感器HB2电路组成。微控制器U1相关电路包括晶振Y1、复位与JTAG电路。所述定位霍尔传感器电路和判向霍尔传感器电路分别包括霍尔传感器芯片与三极管集电极负逻辑电路。 

图5示出了双霍尔位置传感器的判断步骤的流程图。如图5所示，微控制器U1初始化后不断查询定位传感器5和判向传感器6的输出信号，当检测到两输出信号都为零时，即（0,0)状态，开始等待触发；若定位传感器5的信号先触发，即（1,0)状态，则开始预零位输出，并等待（0,0)状态，输出真零位，并回归等待触发状态；若判向传感器6的信号先触发，即（0,1)状态，则开始预零位输出，并等待（1,1)状态，输出真零位，当两传感器输出为（0,0)状态时，回归等待触发状态。 

本发明实施例中，也可以采用其它外接高频计数器来替代微控制器。此外，本发明实施例的双霍尔传感器结构也可用于转速传感器及其它位置传感器。 

本发明双霍尔传感器装置，利用两路传感器进行方向的识别，从而解决了由于安装方向问题带来的危险，减小了传感器出现误差的概率。此外，基于双霍尔传感器结构的位置传感器可以自动对转动方向进行识别，避免了由于转向不同而产生的定位误差，提高了传感器的适应性，同时可以对驱动机构提供预零位信息，辅助驱动机构提前减速，进一步提高位置传感器的定位精度。 

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。 

Claims (10)

1.  一种具有判向和预定位功能的双霍尔位置传感器电路装置，其特征在于，包括定位霍尔传感器电路和判向霍尔传感器电路，其通过所述定位霍尔传感器电路和判向霍尔传感器电路的触发顺序，来判定运动方向，并通过所述位置传感器电路来判定运动位置。

2.  根据权利要求1所述的双霍尔位置传感器电路装置，其特征在于，当所述定位霍尔传感器电路先于所述判向霍尔传感器电路触发，所述双霍尔位置传感器电路则判定为正向运动；当所述判向霍尔传感器电路先于所述定位霍尔传感器电路触发，则所述双霍尔位置传感器电路判定为反向运动。

3.  根据权利要求2所述的双霍尔位置传感器电路装置，其特征在于，当磁钢正向运动时，所述定位霍尔传感器电路先于所述判向霍尔传感器电路触发，所述双霍尔位置传感器电路则判定为正向运动，输出预零位信号，当所述磁钢到达真零位时，所述定位霍尔传感器电路结束触发并且输出信号拉低，实现真零位定位。

4.  根据权利要求2所述的双霍尔位置传感器电路装置，其特征在于，当所述磁钢反向运动时，所述判向霍尔传感器电路先于所述定位霍尔传感器电路触发，则所述双霍尔位置传感器电路判定为反向运动，输出预零位信号，当所述磁钢到达真零位时，所述定位霍尔传感器电路触发并且将输出信号拉低，实现真零位的定位。

5.  根据权利要求1所述的双霍尔位置传感器装置，其特征在于，包括微控制器电路，主定位传感器电路，和主判向传感器电路。

6.  根据权利要求5所述的双霍尔位置传感器装置，其特征在于，还包括备份定位传感器电路和备份判向传感器电路。

7.  根据权利要求5所述的双霍尔位置传感器装置，其特征在于，所述微控制器相关电路包括晶振、复位与JTAG电路。

8.  根据权利要求5所述的双霍尔位置传感器装置，其特征在于，所述定位霍尔传感器电路和判向霍尔传感器电路分别包括霍尔传感器芯片与三极管集电极负逻辑电路。

9.  根据权利要求8所述的双霍尔位置传感器装置，其特征在于，所述微控制器初始化后不断查询所述定位传感器电路和所述判向传感器电路的输出信号，当检测到两输出信号都为零时，即（0,0）状态，开始等待触发。

10. 根据权利要求9所述的双霍尔位置传感器装置，其特征在于，若所述定位传感器电路的信号先触发，即（1,0）状态，则开始预零位输出，并等待（0,0）状态，输出真零位，并回归等待触发状态；若所述判向传感器电路的信号先触发，即（0,1）状态，则开始预零位输出，并等待（1,1）状态，输出真零位；当所述两传感器电路输出为（0,0）状态时，回归等待触发状态。