CN113008276B - 一种电池式磁编码器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池式磁编码器，包括磁传感器、比较器及处理器，磁传感器能够基于电机旋转的角度输出相应的正弦的差分信号以及余弦的差分信号，比较器分别对正弦的差分信号和余弦的差分信号进行比较后，输出数字量的正交信号，处理器基于数字量的正交信号计算所述电机旋转的圈数。其中，由于比较器能够将磁传感器输出的模拟信号转换为数字信号，减小了处理器内部进行模数转换时消耗的电能，且在电源为电池时，处理器能够控制磁传感器以预设频率间歇得电，进一步减小了磁传感器消耗的电能。

Description

一种电池式磁编码器

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种电池式磁编码器。

背景技术

现有技术中的磁编码器都存在由电池供电时电池的功耗问题。由于磁编码器中的单圈磁传感器在主电源供电期间输出的是与电机旋转的角度对应的正弦电压波形及余弦电压波形，所以磁编码器中的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)需由自身内部的模数转换模块将单圈磁传感器输出的正弦电压波形及余弦电压波形转换至相应的数字信号,从而基于数字信号计算电机旋转的圈数,因此,除单圈磁传感器需要消耗电能之外，MCU中的模数转换模块也需要消耗电能。但是，当主电源停止供电后，由于外部拨动等原因，电机可能还会旋转，因此，主电源停止供电后由电池为磁编码器供电，然而电池的能量是少量并且有限的，所以如果长时间以高功耗对电池的电量进行消耗，即长时间由电池为磁编码器中的单圈磁传感器及MCU供电，电池将很快耗尽，这无疑增加了电池的维护和更换成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池式磁编码器，其中的比较器能够将磁传感器输出的模拟信号转换为数字信号，减小了处理器内部进行模数转换时消耗的电能，且在电源为电池时，处理器能够控制磁传感器以预设频率间歇得电，进一步减小了磁传感器消耗的电能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电池式磁编码器，包括：

电源输入端与电源连接的磁传感器，用于在得电时基于电机旋转的角度输出相应的正弦的差分信号以及余弦的差分信号；

输入端与所述磁传感器的输出端连接，电源输入端与所述电源连接，第一输出端与处理器的第一输入端连接，第二输出端与所述处理器的第二输入端连接的比较器，用于在得电时对所述磁传感器输出的正弦的差分信号进行比较，并对所述磁传感器输出的余弦的差分信号进行比较，输出数字量的正交信号；

电源输入端与所述电源连接的处理器，用于在所述电源为电池时控制所述磁传感器及所述比较器以预设频率间歇得电，并基于所述数字量的正交信号计算所述电机旋转的圈数。

优选地，还包括：

与所述电机的电机轴刚性连接的永磁铁，用于与所述电机轴同步转动；

所述磁传感器具体用于在得电时对所述永磁铁的磁感线进行切割，以将所述永磁铁旋转时磁场信号的变化转换为正弦的差分信号以及余弦的差分信号。

优选地，所述比较器包括：

输入正端与所述磁传感器的第一正弦信号输出端连接，输入负端与所述磁传感器的第二正弦信号输出端连接，电源输入端与所述电源连接，输出端为所述比较器的第一输出端与所述处理器的第一输入端连接的第一电压比较器，用于在得电时对所述磁编码器输出的正弦的差分信号进行比较，将所述正弦的差分信号转换为数字量的第一波形信号；

输入正端与所述磁传感器的第一余弦信号输出端连接，输入负端与所述磁传感器的第二余弦信号输出端连接，电源输入端与所述电源连接，输出端为所述比较器的第二输出端与所述处理器的第二输入端连接的第二电压比较器，用于在得电时对所述磁编码器输出的余弦的差分信号进行比较，将所述余弦的差分信号转换为数字量的第二波形信号；

所述数字量的第一波形信号与所述数字量的第二波形信号构成所述数字量的正交信号。

优选地，基于所述数字量的正交信号计算所述电机旋转的圈数，包括：

对所述数字量的正交信号进行采样，并对所述数字量的正交信号的边沿跳变的次数进行计算，得到所述电机旋转的圈数。

优选地，所述磁传感器为隧道磁阻效应TMR传感器。

优选地，所述处理器为微控制单元MCU。

优选地，还包括：

输入端与所述电源连接，输出端与所述处理器的电源输入端连接的电源检测电路，用于检测所述电源输出的电压；

输入端与所述电源连接，输出端与所述磁传感器的电源输入端及所述比较器的电源输入端连接，控制端与所述处理器的信号输出端连接的控制电路，用于控制所述电源与所述磁传感器及所述比较器之间的电路的导通与关断；

所述处理器还用于基于所述电源检测电路检测到的电压判断所述电源是否为电池，并在所述电源为电池时控制所述控制电路以所述预设频率间歇导通，以使所述磁传感器及所述比较器以所述预设频率间歇得电。

优选地，所述处理器的信号输入端与所述磁传感器的输出端连接；

所述处理器还用于在判定所述电源为电池时将自身的所述第一输入端及所述第二输入端导通，并将自身的所述信号输入端断开，以基于所述数字量的正交信号计算所述电机旋转的圈数；

所述处理器还用于在判定所述电源为主电源时通过所述控制电路使所述磁传感器持续得电，并将自身的所述第一输入端及所述第二输入端断开，将自身的所述信号输入端导通，基于所述磁传感器输出的所述正弦的差分信号以及所述余弦的差分信号计算所述电机旋转的圈数。

优选地，所述处理器具体用于在判定所述电源为电池时将自身的所述第一输入端及所述第二输入端导通，并将自身的所述信号输入端断开，自身进入以所述预设频率进入休眠及唤醒交替的运行状态，以在自身处于唤醒状态时控制所述控制电路导通，并在自身处于休眠状态时控制所述控制电路关断，以使所述磁传感器以所述预设频率间歇得电，并基于所述数字量的正交信号计算所述电机旋转的圈数；并在判定所述电源为主电源时通过所述控制电路使所述磁传感器持续导通，并将自身的所述第一输入端及所述第二输入端断开，将自身的所述信号输入端导通，自身进入持续运行的状态，以对所述磁传感器输出的所述正弦的差分信号以及所述余弦的差分信号进行模数转换，并对转换后的数字信号连续采样，以计算所述电机旋转的圈数。

本申请提供了一种电池式磁编码器，包括磁传感器、比较器及处理器，磁传感器能够基于电机旋转的角度输出相应的正弦的差分信号以及余弦的差分信号，比较器分别对正弦的差分信号和余弦的差分信号进行比较后，输出数字量的正交信号，处理器基于数字量的正交信号计算所述电机旋转的圈数。其中，由于比较器能够将磁传感器输出的模拟信号转换为数字信号，减小了处理器内部进行模数转换时消耗的电能，且在电源为电池时，处理器能够控制磁传感器以预设频率间歇得电，进一步减小了磁传感器消耗的电能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种电池式磁编码器的结构示意图；

图2为本发明提供的一种永磁铁的示意图；

图3为本发明提供的磁传感器的安装位置的示意图；

图4为本发明中关于比较器的磁编码器的结构示意图；

图5为本发明提供的一种正弦的差分信号的波形图；

图6为本发明提供的一种余弦的差分信号的波形图；

图7为本发明提供的一种数字量的正交信号的波形图；

图8为本发明提供的一种磁编码器的具体的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电池式磁编码器，其中的比较器能够将磁传感器输出的模拟信号转换为数字信号，减小了处理器内部进行模数转换时消耗的电能，且在电源为电池时，处理器能够控制磁传感器以预设频率间歇得电，进一步减小了磁传感器消耗的电能。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种电池式磁编码器的结构示意图，该电池式磁编码器包括：

电源输入端与电源连接的磁传感器1，用于在得电时基于电机旋转的角度输出相应的正弦的差分信号以及余弦的差分信号；

输入端与磁传感器1的输出端连接，电源输入端与电源连接，第一输出端与处理器3的第一输入端连接，第二输出端与处理器3的第二输入端连接的比较器2，用于在得电时对磁传感器1输出的正弦的差分信号进行比较，并对磁传感器1输出的余弦的差分信号进行比较，输出数字量的正交信号；

电源输入端与电源连接的处理器3，用于在电源为电池时控制磁传感器1及比较器2以预设频率间歇得电，并基于数字量的正交信号计算电机旋转的圈数。

本实施例中，申请人考虑到现有技术中的磁编码器中设有单圈磁传感器1和处理器3，在主电源供电时单圈磁传感器1能够正常基于电机旋转的角度输出相应的正弦的差分信号以及余弦的差分信号，从而使处理器3内部的模数转换模块将正弦的差分信号以及余弦的差分信号转换为数字量的正交信号后，基于数字量的正交信号对电机旋转的圈数进行计算。当主电源停止供电后，由于外部拨动等原因，电机可能还会旋转，因此，主电源停止供电后由电池为磁编码器供电，以使磁编码器能够继续对电机旋转的角度进行检测。但是，由于磁编码器中的电能有限，电池不仅为单圈磁传感器1供电，还需对处理器3中的模数转换模块供电，因此，消耗的电池的功耗较高，如果长时间以高功耗对电池的电量进行消耗，电池中的电能将很快被耗尽，电池中的电能被耗尽后需要对电池进行更换，这便增加了电池的维护更换成本。

为了解决上述技术问题，现有技术中通常在电池供电期间将单圈磁传感器1断电，并设置两个呈正交摆放的低功耗开关磁传感器1，两个低功耗开关磁传感器1虽也由电池供电，但是由于其自身的特性，其对电能的消耗比单圈磁传感器1更小，且两个低功耗开关磁传感器1能够基于电机旋转的角度输出相应的数字量的正交信号，处理器3能够直接基于数字量的正交信号发生计算电机旋转的圈数。但是，这种方式增加了两个器件，虽然减小了对电池的电能的消耗，但是，制作成本较高，且对两个低功耗开关磁传感器1摆放的位置要求较高，否则其输出的信号可能存在不准确的情况；此外，由于编码器是电机的反馈器件，其结构较小，特殊的摆放位置会进一步增加开发的难度开发的难度。除此之外，由于两个低功耗开关磁传感器1可称为多圈传感器，而单圈磁传感器1仅为单圈传感器，多圈传感器和单圈传感器是两个不同的计量模块，因此，单圈传感器和多圈传感器的零点不一致，当主电源重新供电时，需要进行零点对齐处理，这又增加了使用难度，也增加了处理器3最终计算出的电机旋转的圈数的准确性。

申请人考虑到处理器3主要基于数字量的正交信号对电机旋转的圈数进行计算，因此，本申请中在磁传感器1和处理器3之间设置了比较器2，比较器2能够将磁传感器1输出的正弦的差分信号以及余弦的差分信号转换成数字量的正交信号，从而便于处理器3直接基于数字量的正交信号计算电机旋转的圈数，且由于比较器2消耗的电能小于模数转换模块消耗的电能，因此，节省了处理器3中的数模转换模块消耗的电能。

此外，申请人考虑到处理器3在对数字量的正交信号计算电机旋转的圈数时，主要是通过在采集到数字量的正交信号出现跳变时才开始计数，从而基于计算的数值确定电机旋转的圈数，因此，本申请中在电池供电时，处理器3控制磁传感器1和比较器2以预设频率间歇得电，从而使磁传感器1和比较器2消耗的电能减小。此外，虽然磁编码器输出的正弦的差分信号以及余弦的差分信号是断续的，比较器2输出的数字量的正交信号是断续的。但是只要能够保证处理器3能够采集到数字量的正交信号的跳变，即可正常计算电机旋转的圈数。基于此，处理器3也可以以间歇频率进行采样，也即处理器3能够在比较器2输出数字量的正交信号时进行采样即可，从而进一步减小处理器3消耗的电能。

需要说明的是，本申请中在设定预设频率时，需保证处理器3能够采集到数字量的正交信号的跳变，从而保证处理器3能够计算出准确的电机旋转的圈数。

综上，由于比较器2能够将磁传感器1输出的模拟信号转换为数字信号，减小了处理器3内部进行模数转换时消耗的电能，且在电源为电池时，处理器3能够控制磁传感器1以预设频率间歇得电，进一步减小了磁传感器1消耗的电能。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，还包括：

与电机的电机轴刚性连接的永磁铁，用于与电机轴同步转动；

磁传感器1具体用于在得电时对永磁铁的磁感线进行切割，以将永磁铁旋转时磁场信号的变化转换为正弦的差分信号以及余弦的差分信号。

本实施例中的磁编码器中还设有永磁铁磁饼，永磁铁与电机轴刚性连接，因此，永磁铁能够跟随电机轴的转动而转动，请参照图2，图2为本发明提供的一种永磁铁的示意图，可见，永磁铁具有N极和S极，磁传感器1安装在磁编码器的PCB板(Printed Circuit Board，印制电路板)的正中心，请参照图3，图3为本发明提供的磁传感器的安装位置的示意图，图3中的磁编码器的PCB板31设置于电机的壳后端，并且加以后盖密封保护，永磁铁置于电机轴与磁编码器的PCB板31之间，磁编码器的PCB板31不随电机轴的转动而转动，因此，电机轴转动一圈后，磁传感器1会相应的输出正弦的差分信号以及余弦的差分信号，也即磁传感器1将永磁铁的磁场变化转换为正弦的差分信号以及余弦的差分信号，以便处理器3对电机转动的圈数进行计算。

其中，磁传感器1可以但不限定为TMR(Tunnel Magnetoresistance，隧道磁阻效应)传感器，TMR传感器具有能耗小的特点。

作为一种优选的实施例，比较器2包括：

输入正端与磁传感器1的第一正弦信号输出端连接，输入负端与磁传感器1的第二正弦信号输出端连接，电源输入端与电源连接，输出端为比较器2的第一输出端与处理器3的第一输入端连接的第一电压比较器2，用于在得电时对磁编码器输出的正弦的差分信号进行比较，将正弦的差分信号转换为数字量的第一波形信号；

输入正端与磁传感器1的第一余弦信号输出端连接，输入负端与磁传感器1的第二余弦信号输出端连接，电源输入端与电源连接，输出端为比较器2的第二输出端与处理器3的第二输入端连接的第二电压比较器2，用于在得电时对磁编码器输出的余弦的差分信号进行比较，将余弦的差分信号转换为数字量的第二波形信号；

数字量的第一波形信号与数字量的第二波形信号构成数字量的正交信号。

请参照图4，图4为本发明中关于比较器的磁编码器的结构示意图。本实施例中，申请人考虑到磁传感器1输出的正弦的差分信号及余弦的差分信号均为模拟信号，而处理器3需要对数字信号进行处理，因此，为了减小处理器3中模数转换模块消耗的电能，本申请中设置了比较器2，且分别基于正弦的差分信号及余弦的差分信号分别设置了第一比较器21比较器2及第二比较器22比较器2，从而分别对正弦的差分信号和余弦的差分信号进行比较，第一比较器21比较器2和第二比较器22比较器2输出的即为数字量的正交信号。

具体地，请参照图5和图6，图5为本发明提供的一种正弦的差分信号的波形图，图6为本发明提供的一种余弦的差分信号的波形图，可见，正弦信号的差分信号包括第一正弦信号Sin_P和第二正弦信号Sin_N，余弦信号的差分信号包括第一余弦信号Cos_P和第二余弦信号Cos_N。

其中，第一正弦信号Sin_P输入至第一比较器21比较器2的正输入端，第二正弦信号Sin_N输入至第一比较器21比较器2的负输入端，通过对第一正弦信号Sin_P和第二正弦信号Sin_N进行比较，从而输出数字量的第一波形信号CMP1；第一余弦信号Cos_P输入至第二比较器22比较器2的正输入端，第二余弦信号Cos_N输入至第二比较器22比较器2的负输入端，通过对第一余弦信号Cos_P和第二余弦信号Cos_N进行比较，从而输出数字量的第二波形信号CMP2；数字量的第一波形信号CMP1与数字量的第二波形信号CMP2构成数字量的正交信号，请参照图7，图7为本发明提供的一种数字量的正交信号的波形图，从而便于处理器3基于数字量的正交信号计算电机旋转的圈数。

作为一种优选的实施例，基于数字量的正交信号计算电机旋转的圈数，包括：

对数字量的正交信号进行采样，并对数字量的正交信号的边沿跳变的次数进行计算，得到电机旋转的圈数。

现有技术中磁传感器1和处理器3之间还设有运算放大电路，运算放大电路的输出端与处理器3中模数转换模块的两个输入端连接，正弦的差分信号和余弦的差分信号两组差分信号经过运算放大电路之后，输入至处理器3，处理器3对其进行处理计算之后，通过反正切公式计算出0°到360°的单圈值，该单圈位置在0°到360°的任意位置是唯一的，称为单圈绝对值。在主电源工作时候，处理器3为了计算电机转的圈数，利用上述的方法，通过判断单圈绝对值是否溢出，也即从0°变为360°,或者从360°变为0°，可以完成多圈数据的计量，也即计算电机旋转的圈数。但是，当主电源掉电，由电池供电期间，电机依然存在转动的可能，如果此时依然正常工作，电池电量会很快被耗尽。

本实施例中，从图7可知，A点即多圈计数的0°位置，其和单圈计数的0°位置由于是同一磁传感器1产生，所以，其在实际中表示的是同一个位置，因此，这解决了传统技术中单圈零点和多圈零点由不同器件产生而带来的技术问题。且在图7中,0°到360°的一圈中，有且仅有4个边沿跳变，数字量的第一波形信号CMP1与数字量的第二波形信号CMP2分别有两个边沿跳变，因此，只需要准确的采样到4个边沿即可以实现准确的计圈功能。例如，处理器3对数字量的正交信号进行采样时，采样到的第一个边沿跳变计为0，第二个边沿跳变计为1，依次类推，由于电机每转一圈，数字量的正交信号就会有四个边沿跳变，当最终计数为40时，可计算出电机旋转了40/4，即10圈。

由于数字量的正交波形可以由离散的解析点构成，因此，可以对磁传感器1和比较器2按照预设频率进行间隙供电，从而降低电池的功耗。作为一种优选的实施例，磁传感器1为TMR传感器。

本实施例中的磁传感器1为TMR传感器，TMR传感器不仅能够在得电时基于电机旋转的角度输出相应的正弦的差分信号以及余弦的差分信号，还具有功耗小的特点，能够进一步减小电能的消耗。

当然，本申请中的磁传感器1不限定为TMR传感器，能够实现在得电时基于电机旋转的角度输出相应的正弦的差分信号以及余弦的差分信号，且降低功耗即可。

作为一种优选的实施例，处理器3为MCU。

本实施例中的处理器3为MCU，MCU不仅能够实现在电源为电池时控制磁传感器1及比较器2以预设频率间歇得电，并基于数字量的正交信号计算电机旋转的圈数，还具有功耗低，操作简单的特点。

本申请并不限定处理器3为MCU，能够实现对电机旋转的圈数进行计算即可。

作为一种优选的实施例，还包括：

输入端与电源连接，输出端与处理器3的电源输入端连接的电源检测电路5，用于检测电源输出的电压；

输入端与电源连接，输出端与磁传感器1的电源输入端及比较器2的电源输入端连接，控制端与处理器3的信号输出端连接的控制电路4，用于控制电源与磁传感器1及比较器2之间的电路的导通与关断；

处理器3还用于基于电源检测电路检测到的电压判断电源是否为电池，并在电源为电池时控制控制电路4以预设频率间歇导通，以使磁传感器1及比较器2以预设频率间歇得电。

请参照图8，图8为本发明提供的一种磁编码器的具体的结构示意图。本实施例中，申请人考虑到当主电源切断时，由电池为磁编码器供电，以对仍可能旋转的电机计算其旋转的圈数，因此，本申请中的电源与处理器3之间还设有电源检测电路5，由于电源为主电源时与电源为电池时其输出电压是不同的，因此，处理器3能够基于电源检测电路5检测到的电源输出的电压判断当前电源是否为电池，从而在判定电源为电池时控制控制电路4以预设频率间歇导通，以使磁传感器1及比较器2以预设频率间歇得电。

此外，本申请中还设有控制电路4，处理器3通过以预设频率对控制电路4进行控制，从而使电源和磁传感器1之间的电路，以及电源和比较器2之间的电路以预设频率导通与关断，使磁传感器1及比较器2以预设频率间歇得电，减小磁传感器1和比较器2消耗的电能。

作为一种优选的实施例，处理器3的信号输入端与磁传感器1的输出端连接；

处理器3还用于在判定电源为电池时将自身的第一输入端及第二输入端导通，并将自身的信号输入端断开，以基于数字量的正交信号计算电机旋转的圈数；

处理器3还用于在判定电源为主电源时通过控制电路4使磁传感器1持续得电，并将自身的第一输入端及第二输入端断开，将自身的信号输入端导通，基于磁传感器1输出的正弦的差分信号以及余弦的差分信号计算电机旋转的圈数。

本实施例中，申请人考虑到当电源为主电源时，无需考虑对电能的消耗，磁传感器1通过与处理器3的信号输入端连接，以将正弦的差分信号以及余弦的差分信号输出至处理器3，处理器3中的模数转换模块将正弦的差分信号以及余弦的差分信号进行模数转换，从而使处理器3对电机旋转的圈数进行更为精确的计算。且此时比较器2和处理器3之间的电路断开，比较器2无法输入数字量的正交信号。

而当电源为电池时，为了保证节省电池的电能，需要比较器2输出数字量的正交信号，以便处理器3计算电机旋转的圈数，节省了处理器3内部的模数转换模块对电能的消耗，也即在电源为电池时，将自身的第一输入端及第二输入端导通，也即由比较器2输入数字量的正交信号，并将自身的信号输入端断开，也即使自身内部的模数转换模块停止工作，并基于比较器2输出的数字量的正交信号计算电机旋转的圈数。

作为一种优选的实施例，处理器3具体用于在判定电源为电池时将自身的第一输入端及第二输入端导通，并将自身的信号输入端断开，自身进入以预设频率进入休眠及唤醒交替的运行状态，以在自身处于唤醒状态时控制控制电路4导通，并在自身处于休眠状态时控制控制电路4关断，以使磁传感器1以预设频率间歇得电，并基于数字量的正交信号计算电机旋转的圈数；并在判定电源为主电源时通过控制电路4使磁传感器1持续导通，并将自身的第一输入端及第二输入端断开，将自身的信号输入端导通，自身进入持续运行的状态，以对磁传感器1输出的正弦的差分信号以及余弦的差分信号进行模数转换，并对转换后的数字信号连续采样，以计算电机旋转的圈数。

本实施例中，申请人考虑到处理器3在对数字量的正交信号进行采样时，能够采样到数字量的正交信号的跳变即可计算电机旋转的圈数，因此，本申请中的处理器3在电源为电池时以预设频率进入休眠及唤醒交替的运行状态，以在自身处于唤醒状态时控制控制电路4导通，并在自身处于休眠状态时控制控制电路4关断，并在自身处于唤醒状态时对数字量的正交信号进行采样，并在自身处于休眠状态停止采样。

在电源为主电源时处理器3时以预设频率进入持续运行的状态，自身的模数转换模块对磁传感器1输出的正弦的差分信号以及余弦的差分信号进行模数转换，并对转换后的数字信号连续采样，以计算电机旋转的圈数。

综上，处理器3的间歇工作状态能够进一步减小对电池的电能的消耗，延长电池的工作时间。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种电池式磁编码器，其特征在于，包括：

电源输入端与电源连接的磁传感器，用于在得电时基于电机旋转的角度输出相应的正弦的差分信号以及余弦的差分信号；

输入端与所述磁传感器的输出端连接，电源输入端与所述电源连接，第一输出端与处理器的第一输入端连接，第二输出端与所述处理器的第二输入端连接的比较器，用于在得电时对所述磁传感器输出的正弦的差分信号进行比较，并对所述磁传感器输出的余弦的差分信号进行比较，输出数字量的正交信号；

电源输入端与所述电源连接的处理器，用于在所述电源为电池时控制所述磁传感器及所述比较器以预设频率间歇得电，并基于所述数字量的正交信号计算所述电机旋转的圈数。

2.如权利要求1所述的电池式磁编码器，其特征在于，还包括：

与所述电机的电机轴刚性连接的永磁铁，用于与所述电机轴同步转动；

所述磁传感器具体用于在得电时对所述永磁铁的磁感线进行切割，以将所述永磁铁旋转时磁场信号的变化转换为正弦的差分信号以及余弦的差分信号。

3.如权利要求1所述的电池式磁编码器，其特征在于，所述比较器包括：

输入正端与所述磁传感器的第一正弦信号输出端连接，输入负端与所述磁传感器的第二正弦信号输出端连接，电源输入端与所述电源连接，输出端为所述比较器的第一输出端与所述处理器的第一输入端连接的第一电压比较器，用于在得电时对所述磁编码器输出的正弦的差分信号进行比较，将所述正弦的差分信号转换为数字量的第一波形信号；

输入正端与所述磁传感器的第一余弦信号输出端连接，输入负端与所述磁传感器的第二余弦信号输出端连接，电源输入端与所述电源连接，输出端为所述比较器的第二输出端与所述处理器的第二输入端连接的第二电压比较器，用于在得电时对所述磁编码器输出的余弦的差分信号进行比较，将所述余弦的差分信号转换为数字量的第二波形信号；

所述数字量的第一波形信号与所述数字量的第二波形信号构成所述数字量的正交信号。

4.如权利要求1所述的电池式磁编码器，其特征在于，基于所述数字量的正交信号计算所述电机旋转的圈数，包括：

对所述数字量的正交信号进行采样，并对所述数字量的正交信号的边沿跳变的次数进行计算，得到所述电机旋转的圈数。

5.如权利要求1所述的电池式磁编码器，其特征在于，所述磁传感器为隧道磁阻效应TMR传感器。

6.如权利要求1所述的电池式磁编码器，其特征在于，所述处理器为微控制单元MCU。

7.如权利要求1至6任一项所述的电池式磁编码器，其特征在于，还包括：

输入端与所述电源连接，输出端与所述处理器的电源输入端连接的电源检测电路，用于检测所述电源输出的电压；

输入端与所述电源连接，输出端与所述磁传感器的电源输入端及所述比较器的电源输入端连接，控制端与所述处理器的信号输出端连接的控制电路，用于控制所述电源与所述磁传感器及所述比较器之间的电路的导通与关断；

所述处理器还用于基于所述电源检测电路检测到的电压判断所述电源是否为电池，并在所述电源为电池时控制所述控制电路以所述预设频率间歇导通，以使所述磁传感器及所述比较器以所述预设频率间歇得电。

8.如权利要求7所述的电池式磁编码器，其特征在于，所述处理器的信号输入端与所述磁传感器的输出端连接；

所述处理器还用于在判定所述电源为电池时将自身的所述第一输入端及所述第二输入端导通，并将自身的所述信号输入端断开，以基于所述数字量的正交信号计算所述电机旋转的圈数；

所述处理器还用于在判定所述电源为主电源时通过所述控制电路使所述磁传感器持续得电，并将自身的所述第一输入端及所述第二输入端断开，将自身的所述信号输入端导通，基于所述磁传感器输出的所述正弦的差分信号以及所述余弦的差分信号计算所述电机旋转的圈数。

9.如权利要求8所述的电池式磁编码器，其特征在于，所述处理器具体用于在判定所述电源为电池时将自身的所述第一输入端及所述第二输入端导通，并将自身的所述信号输入端断开，自身进入以所述预设频率进入休眠及唤醒交替的运行状态，以在自身处于唤醒状态时控制所述控制电路导通，并在自身处于休眠状态时控制所述控制电路关断，以使所述磁传感器以所述预设频率间歇得电，并基于所述数字量的正交信号计算所述电机旋转的圈数；并在判定所述电源为主电源时通过所述控制电路使所述磁传感器持续导通，并将自身的所述第一输入端及所述第二输入端断开，将自身的所述信号输入端导通，自身进入持续运行的状态，以对所述磁传感器输出的所述正弦的差分信号以及所述余弦的差分信号进行模数转换，并对转换后的数字信号连续采样，以计算所述电机旋转的圈数。

Images