CN114739429A - 一种基于磁性传感元件的电机转速检测磁编码器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于磁性传感元件的电机转速检测磁编码器，包括CPU、磁性传感器芯片、带有I2C通讯的EEPROM芯片、双端口RS485接口、产生磁场的磁铁；通过霍尔效应产生电压信号来检测磁场的变化；所述EEPROM与CPU通过IIC总线连接，用于编码器内部参数存贮，起到掉电保护作用；所述CPU通过RS485接口，与外接主控设备通讯，完成角度信息的传输，实现智能高精度的磁性编码器；通过使用磁传感元件的编码器，相较于传统的光电式编码器，磁编码器的结构便于安装、性能更好、成本降低约2/3，这使得更适合用于实现需要高精度的电机测速传感器的目的。

Description

一种基于磁性传感元件的电机转速检测磁编码器
技术领域
本发明涉及自动化测量领域，具体涉及一种基于磁性传感元件的电机转速检测磁编码器。
背景技术
磁性传感器芯片MT6835与磁体之间产生的霍尔电压就只与磁场有关，通过检测电压的变化来检测磁场的变化，采用完全国产化的32bit，通过SPI接口高速读取磁性传感器芯片的数据，并通过RS485接口，与外设伺服电机通讯，即可完成角度信息的传输。伺服电机应用于数控机床加工、机器人等精密控制场合，都依托于编码器的高精度电机转速检测。
通过使用磁传感元件的编码器，相较于传统的光电编码器，磁编码器的结构、性能、成本等多方面更适合用于实现以上需要高精度的电机测速传感器的目的。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于磁性传感元件的电机转速检测磁编码器，实现高精度的电机测速。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于磁性传感元件的电机转速检测磁编码器，包括CPU、磁性传感器芯片、带有I2C通讯的EEPROM芯片、RS485总线和产生磁场的磁铁：
所述磁性传感器芯片与CPU连接并接收旋转的磁铁产生的磁场信号，用于CPU 内部参数存贮的EEPROM芯片与CPU通过I2C总线连接，所述CPU通过RS485接口和RS485总线与外接主控设备连接。
进一步，所述磁性传感器芯片为MT6835芯片，所述CPU为HC32L130-QFN32 芯片；所述MT6835芯片的引脚11和引脚12均接地，所述MT6835芯片的引脚13 与HC32L130-QFN32芯片的引脚14连接，所述MT6835芯片的引脚7与HC32L130-QFN32芯片的引脚9连接，所述MT6835芯片的引脚6与 HC32L130-QFN32芯片的引脚12连接，所述MT6835芯片的引脚5与HC32L130-QFN32芯片的引脚11连接；电容C1和电阻R1的一端均与接地，所述电容C1另一端与电源端VCC_3.3V和MT6835芯片引脚9均连接，所述电阻R1另一端与传感器芯片的引脚8连接。
进一步，所述EEPROM芯片为S24C64CI芯片；电容C6一端与电源端VCC_3.3V 和S24C64CI芯片的引脚8均连接，电容C6另一端接地，电阻R12和电阻R13一端均与电源端VCC_3.3V连接，电阻R12另一端与S24C64CI芯片的引脚5和电阻R11 的一端均连接，电阻R13的另一端与S24C64CI芯片的引脚6和HC32L130-QFN32 芯片的引脚29均连接，电阻R11的一端与EEPROM的引脚5连接，所述电阻R11 的另一端与HC32L130-QFN32芯片的引脚30连接；所述S24C64CI芯片的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4和引脚7均接地。
进一步，所述RS485接口采用芯片TPT75176H芯片；电阻R3一端与电源端 VCC_3.3V连接，所述电阻R3另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚4和 HC32L130-QFN32芯片的引脚19均连接，电阻R4一端与HC32L130-QFN32芯片20 引脚连接，所述电阻R4另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚1连接，电阻R5、电阻R8、电容C4和电容C5一端均接地，所述电阻R5另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚2连接，所述电阻R8另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚7、电阻R7和电阻R10均连接，所述电容C4的另一端与电感L1一端连接，所述电容C5的另一端与电感L2一端连接，所述电感L1的另一端与电阻R9一端连接，所述电感L2另一端与电阻R10连接，所述电阻R9的另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚6、电阻R7 和电阻R6均连接，所述电阻R10的另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚7和电阻 R7均连接，电阻R6一端与芯片TPT75176H芯片的引脚6连接，所述电阻R6的另一端与电源端VDD_5V连接，电容C3的一端与电源端VDD_5V、电阻R6和芯片 TPT75176H芯片的引脚8均连接，所述电容C3的另一端接地；
电容C7和电容C8的一端均与HC32L130-QFN32芯片的引脚1连接，所述电容C7和电容C8的另一端均接地，电容C2的一端与电源端VCC_3.3V连接，所述电容 C2的另一端接地，电阻R2的一端与HC32L130-QFN32芯片的引脚18连接，所述电阻R2的另一端与二极管LED1的阳极连接，二极管LED1的阴极接地，所述 HC32L130-QFN32芯片的引脚7、引脚17和引脚32均与电源端VCC_3.3V连接，所述HC32L130-QFN32芯片的引脚19与芯片TPT75176H芯片的引脚4连接，所述 HC32L130-QFN32芯片的2引脚1与芯片TPT75176H芯片的引脚3连接。
本发明具有如下有益效果：
本发明通过磁性传感器芯片与CPU连接并接收旋转磁铁产生的磁场信号，通过霍尔效应产生电压信号来检测磁场的变化；所述EEPROM与CPU通过IIC总线连接，用于编码器内部参数存贮，起到掉电保护作用；所述CPU通过RS485接口，与外接主控设备通讯，完成角度信息的传输，实现智能高精度的磁性编码器。通过使用磁传感元件的编码器，相较于传统的光电式编码器，磁编码器的结构便于安装、性能更好、成本降低约2/3，这使得更适合用于实现需要高精度的电机测速传感器的目的。
附图说明
图1为本发明的结构框图
图2为本发明的原理图
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种基于磁性传感元件的电机转速检测磁编码器，包括CPU、磁性传感器芯片、带有I2C通讯的EEPROM芯片、双端口RS485接口、产生磁场的磁铁等。所述磁性传感器芯片与CPU连接并接收旋转磁铁产生的磁场信号，通过霍尔效应产生电压信号来检测磁场的变化。所述EEPROM与CPU通过I2C总线连接，用于编码器内部参数存贮，起到掉电保护作用；所述CPU与EEPROM、磁性传感器芯片连接，通过SPI接口高速读取磁性传感器芯片的数据，并通过RS485接口，与外接主控设备通讯，完成角度信息的传输。
如图2所示，所述磁性传感器芯片为MT6835芯片，所述CPU为HC32L130-QFN32芯片，所述EEPROM芯片为S24C64CI芯片。
磁性传感器芯片U3的磁传感信号可通过模数转换器(ADC)经数字信号处理单元(DSP)处理后由独立的SPI口输出，由上所述磁性传感器芯片的5、6、引脚7 和对应CPU的连接线就是图1所示中的SPI总线，起到高速读取磁性传感器芯片的数据的作用。所述电容C1和电阻R1的一端均与接地，所述电容C1另一端与电源端 VCC_3.3V和磁性传感器芯片U3的引脚9均连接，所述电阻R1另一端与传感器芯片的引脚8连接；所述磁性传感器芯片的11和引脚12均接地，所述磁性传感器芯片的1引脚3与CPU的引脚14连接，所述磁性传感器芯片的引脚7与CPU的引脚9 连接，所述磁性传感器芯片的引脚6与CPU U1的引脚12连接，所述磁性传感器芯片的引脚5与CPU的引脚11连接。
所述带有I2C通讯口的EEPROM部分，芯片S-24电容C16CI的引脚5和引脚6 与对应CPU的引脚29和引脚30连接线构成IIC总线与CPU进行通讯，其中芯片S-24 电容C16CI的引脚5为双向传送串行数据端子，引脚6为串行时钟输入端子。所述电容C6一端与电源端VCC_3.3V和EEPROM芯片的引脚8均连接，所述电容C6另一端接地，所述电阻R12和电阻R13一端均与电源端VCC_3.3V连接，所述电阻R12 另一端与EEPROM芯片的引脚5和电阻R11的一端均连接，所述电阻R13的另一端与EEPROM芯片的引脚6和CPU的引脚29均连接，其中电阻R12与电阻R13均起到上拉电阻作用，为了防止在电压下降，主装置复位时，因三态端子的不稳定输出而导致芯片S-24电容C16CI的误工作。所述电阻R11的一端与EEPROM的引脚5连接，所述电阻R11的另一端与CPU的引脚30连接。
所述双端口RS485通讯部分，为了提高通讯频率，采用芯片为TPT75176H芯片，双端口RS485与外接主控设备通讯，完成角度信息的传输。其中，所述电阻R3一端与电源端VCC_3.3V连接，所述电阻R3另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚4和 CPU的引脚19均连接，所述电阻R4一端与CPU20引脚连接，所述电阻R4另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚1连接，所述电阻R5、电阻R8、电容C4和电容C5 一端均接地，所述电阻R5另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚2连接，所述电阻R8另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚7、电阻R7和电阻R10均连接，所述电容 C4的另一端与电感L1一端连接，所述电容C5的另一端与电感L2一端连接，所述电感L1的另一端与电阻R9一端连接，所述电感L2另一端与电阻R10连接，所述电阻R9的另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚6、电阻R7和电阻R6均连接，所述电阻R10的另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚7和电阻R7均连接，其中电阻R9 和电阻R10起到脉冲厚膜电阻器的作用。所述电阻R6一端与芯片TPT75176H芯片的引脚6连接，所述电阻R6的另一端与电源端VDD_5V连接，所述电容C3的一端与电源端VDD_5V、电阻R6和芯片TPT75176H芯片的引脚8均连接，所述电容C3 的另一端接地。
所述CPU部分，所述电容C7和电容C8的一端均与CPU的引脚1连接，所述电容C7和电容C8的另一端均接地，其中电容C7与电容C8两者并连接地，起到去耦作用。所述电容C2的一端与电源端VCC_3.3V连接，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R2的一端与CPU的引脚18连接，所述电阻R2的另一端与二极管LED1 的阳极连接，所述二极管LED1的阴极接地，其中电阻R2电阻起着下拉电阻作用，为了防止二极管LED1出现微亮的情况。所述CPU的引脚7、引脚17和引脚32均与电源端VCC_3.3V连接，所述CPU的引脚19与芯片TPT75176H芯片的引脚4连接，所述CPU的2引脚1与芯片TPT75176H芯片的引脚3连接。

Claims (4)

1.一种基于磁性传感元件的电机转速检测磁编码器，其特征在于：包括CPU、磁性传感器芯片、带有I2C通讯的EEPROM芯片、RS485总线和产生磁场的磁铁：
所述磁性传感器芯片与CPU连接并接收旋转的磁铁产生的磁场信号，用于CPU内部参数存贮的EEPROM芯片与CPU通过I2C总线连接，所述CPU通过RS485接口和RS485总线与外接主控设备连接。
2.根据权利要求1所述的基于磁性传感元件的电机转速检测磁编码器，其特征在于：所述磁性传感器芯片为MT6835芯片，所述CPU为HC32L130-QFN32芯片；
所述MT6835芯片的引脚11和引脚12均接地，所述MT6835芯片的引脚13与HC32L130-QFN32芯片的引脚14连接，所述MT6835芯片的引脚7与HC32L130-QFN32芯片的引脚9连接，所述MT6835芯片的引脚6与HC32L130-QFN32芯片的引脚12连接，所述MT6835芯片的引脚5与HC32L130-QFN32芯片的引脚11连接；电容C1和电阻R1的一端均与接地，所述电容C1另一端与电源端VCC_3.3V和MT6835芯片引脚9均连接，所述电阻R1另一端与传感器芯片的引脚8连接。
3.根据权利要求2所述的基于磁性传感元件的电机转速检测磁编码器，其特征在于：所述EEPROM芯片为S24C64CI芯片；
电容C6一端与电源端VCC_3.3V和S24C64CI芯片的引脚8均连接，电容C6另一端接地，电阻R12和电阻R13一端均与电源端VCC_3.3V连接，电阻R12另一端与S24C64CI芯片的引脚5和电阻R11的一端均连接，电阻R13的另一端与S24C64CI芯片的引脚6和HC32L130-QFN32芯片的引脚29均连接，电阻R11的一端与EEPROM的引脚5连接，所述电阻R11的另一端与HC32L130-QFN32芯片的引脚30连接；所述S24C64CI芯片的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4和引脚7均接地。
4.根据权利要求2所述的基于磁性传感元件的电机转速检测磁编码器，其特征在于：所述RS485接口采用芯片TPT75176H芯片；电阻R3一端与电源端VCC_3.3V连接，所述电阻R3另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚4和HC32L130-QFN32芯片的引脚19均连接，电阻R4一端与HC32L130-QFN32芯片20引脚连接，所述电阻R4另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚1连接，电阻R5、电阻R8、电容C4和电容C5一端均接地，所述电阻R5另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚2连接，所述电阻R8另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚7、电阻R7和电阻R10均连接，所述电容C4的另一端与电感L1一端连接，所述电容C5的另一端与电感L2一端连接，所述电感L1的另一端与电阻R9一端连接，所述电感L2另一端与电阻R10连接，所述电阻R9的另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚6、电阻R7和电阻R6均连接，所述电阻R10的另一端与芯片TPT75176H芯片的引脚7和电阻R7均连接，电阻R6一端与芯片TPT75176H芯片的引脚6连接，所述电阻R6的另一端与电源端VDD_5V连接，电容C3的一端与电源端VDD_5V、电阻R6和芯片TPT75176H芯片的引脚8均连接，所述电容C3的另一端接地；
电容C7和电容C8的一端均与HC32L130-QFN32芯片的引脚1连接，所述电容C7和电容C8的另一端均接地，电容C2的一端与电源端VCC_3.3V连接，所述电容C2的另一端接地，电阻R2的一端与HC32L130-QFN32芯片的引脚18连接，所述电阻R2的另一端与二极管LED1的阳极连接，二极管LED1的阴极接地，所述HC32L130-QFN32芯片的引脚7、引脚17和引脚32均与电源端VCC_3.3V连接，所述HC32L130-QFN32芯片的引脚19与芯片TPT75176H芯片的引脚4连接，所述HC32L130-QFN32芯片的2引脚1与芯片TPT75176H芯片的引脚3连接。
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