CN116222625B - 一种多并列无磁钢的多圈编码器装置及其计数方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于编码器制造领域，涉及到一种多并列无磁钢的多圈编码器装置及其计数方法。本发明将编码器的旋转角度值的数据量，通过串口将数据传递给信号传送板，信号传送板将接收到的信号作用在定子上的绕组线圈上，利用绕组线圈产生旋转的磁场与胶接在转子上的汇流环以及汇流环连接的线圈相互作用提供动力，转子转动，转子上的线圈会产生磁场，定子线圈结构脉冲断电，断电时单对极霍尔就会采集单对极角度值信号，然后通过单片机内置的模数转换通道对单对极角度值信号进行数字转换，以同样的原理通过串口将数据传递给下一个信号传送板，从而更高效的记录编码器转过的圈数。本发明可以快速、高效、准确的记录编码器转过的角度和圈数。

Description

一种多并列无磁钢的多圈编码器装置及其计数方法

技术领域：

本发明属于编码器制造领域，具体涉及一种多并列无磁钢的多圈编码器装置及其计数方法。

背景技术：

编码器是一种测量装置，其原理是采用磁阻或者霍尔元件等传感器对磁性材料的角度或者位移进行测量，通过单片机处理后输出脉冲信号或者模拟量信号，从而达到测量的目的，可用于测量电机转角或者位移，是实现电机控制的核心元件。磁电编码器具有抗振动、抗腐蚀、抗污染、抗干扰和宽温度的特性，因此，被广泛应用于机械工程、工业控制、机械制造、船舶、航空、精密光学仪器等高技术领域，在现代工业中起着至关重要的作用。

编码器按圈数分为单圈编码器，多圈编码器。单圈编码器又分为绝对式编码器和增量式编码器，多圈编码器为绝对式的编码器。常用的磁电编码器一般包括定子、转子、永磁体、霍尔传感器和信号处理板。常用的结构是永磁体胶接在转子上，霍尔传感器固定在信号处理板上。在单对极磁钢的作用下，编码器信号解算板上相位相差90°的两个霍尔元件上产生电压信号，通过模数转换就可以转换为标准的数字量，最后进行角度的正切值计算便可以得到当前的角度值。常用的结构仅限于测量电机转子的角度值，对于圈数的测量是有限制的。对于常用的多圈编码器来说，所连接的编码器是有要求和限制的，所应用的范围具有局限性。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种方案，目的是既可以广泛的适用于所有类型的编码器上，又可以高效快速的记录电机转子转过的圈数和角度值。本发明将采用定子线圈结构的方式来驱动胶接在转子上的线圈而非传统的永磁体，从而令转子旋转，利用编码器信号解算板来解算出电机转子转过的圈数和角度值。就是将编码器的旋转角度值的数据量，通过串口将数据传递给信号传送板，信号传送板将接收到的信号作用在定子上的绕组线圈上，利用绕组线圈产生旋转的磁场与胶接在转子上的汇流环以及汇流环连接的线圈相互作用提供动力，转子转动，转子上的线圈会产生磁场，定子线圈结构脉冲断电，断电时单对极霍尔就会采集单对极角度值信号，然后通过单片机内置的模数转换通道对单对极角度值信号进行数字转换，以同样的原理通过串口将数据传递给下一个信号传送板，从而更高效快速的记录编码器转过的角度和圈数。

本发明公布了一种多并列无磁钢的多圈编码器装置及其计数方法。

步骤一：建立d，q轴电压驱动方程，解算公式为(1)：

式中，U_d、U_q为d轴和q轴定子电压指令；L_d、L_q为d轴和q轴等效电感；R_s为定子电阻；ω为电角速度；为转子磁链；i_d、i_q为d轴和q轴定子反馈电流。

步骤二：将该多圈编码器装置连接在任意种类的编码器上，当编码器电机转子转动时，通过串口输出信号，将编码器上的信号送到信号传送板a上，信号传送板a将信号传送给定子线圈结构a，定子线圈结构a上有绕组U1、绕组V1、绕组W1，将d，q轴电压方程进行空间矢量坐标变化，投影到三相相位相差120°夹角的坐标轴上，得到三相电压指令U_u、U_v、U_w，解算公式为(2)：

式中，θ为电角度，θ的解算公式为(3)：

θ＝ω×T (3)

式中，T为计算周期。

步骤三：电角度设置，这里将定子a驱动部分划分100个刻度，编码器电机转子每旋转一周，转子结构a部分旋转一个刻度，即转子a旋转360/100度，在三相电压的作用下，绕组U1、绕组V1、绕组W1上形成三相电流，从绕组U1、绕组V1、绕组W1上采集三相电流，得到三相反馈电流i_u、i_v、i_w经过空间矢量坐标变化得到d-q轴反馈电流i_d、i_q，其解算公式为(4)：

d轴电流与q轴电流方向正交垂直，d轴电流指令为常数固定值，q轴电流指令为0，在d轴电流作用下，定子线圈结构a上的绕组U1、绕组V1、绕组W1结构就相当于是旋转的磁场。

步骤四：转子a上的汇流环a1和汇流环a2以及连接在汇流环上的线圈X1和线圈Y1就相当于固定在转子a上的永磁体，当定子线圈结构a产生旋转的磁场时，转子a转动，转子a上的线圈会产生磁场，定子线圈结构a脉冲断电，断电时贴片式单对极霍尔a1、贴片式单对极霍尔a2就会采集单对极角度值信号A+、A-，然后通过单片机a3内置的模数转换通道对单对极角度值信号A+、A-进行数字转换，得到数字信号HA+、HA-，利用反正切公式求解，再经转化得到单对极角度值θ₁，反正切公式为(5)：

转化后的单对极角度值一个周期是100个角度值，定子a驱动部分的转子a旋转一周同样是100个刻度，所以电角度值与单对极角度值的周期相同，即可实现满量程对标。

步骤五：角度值校正，将安装的位置定义为绝对位置，此时电角度θ与测得的单对极角度值θ₁相等，编码器电机转子旋转一周，定子a驱动部分电角度值θ加一，即定子a驱动部分的转子a旋转360/100度，所以单对极角度值θ₁加一，因此可以保证电角度值θ等于单对极角度值θ₁。

步骤六：设置输出值零点，由于单对极霍尔a1与单对极霍尔a2两者相位相差90度，定义a1相位在前时，编码器为正转，记录安装后的第一个输出的角度值为θ₁₁，记输出值为θ_one，当θ₁-θ₁₁≥0时，θ_one＝θ₁-θ₁₁，当θ₁-θ₁₁<0时，θ_one＝θ₁-θ₁₁+100；定义a2相位在前时，编码器为反转，记录安装后的第一个输出的角度值为θ₁₂，记输出值为θ_one，当θ₁-θ₁₂≤0时，θ_one＝θ₁₂-θ₁，当θ₁-θ₁₂＞0时，θ_one＝100-θ₁+θ₁₂。

步骤七：当转子a转动时，通过串口输出信号，将编码器信号解算板a上的信号送到信号传送板b，信号传送板b将信号传送给定子线圈结构b，定子线圈结构b上有绕组U2、绕组V2、绕组W2，将d，q轴电压方程进行空间矢量坐标变化，投影到三相相位相差120°夹角的坐标轴上，同步骤一、二、三、四、五的原理，定子线圈结构b上的绕组U2、绕组V2、绕组W2结构就相当于是旋转的磁场，转子b上的汇流环b1和汇流环b2以及连接在汇流环上的线圈X2和线圈Y2就相当于固定在转子b上的永磁体，当定子线圈结构b产生旋转的磁场时，转子b转动，转子b上的线圈会产生磁场，定子线圈结构b脉冲断电，断电时贴片式单对极霍尔b1、贴片式单对极霍尔b2就会采集单对极角度值信号B+、B-，然后通过单片机b3内置的模数转换通道对单对极角度值信号B+、B-进行数字转换，得到数字信号HB+、HB-，利用反正切公式求解，再经转化得到单对极角度值θ₂，反正切公式为(6)：

转化后的单对极角度值一个周期是100个角度值，转子b旋转一周同样是100个刻度，即可实现满量程对标，所以转子a每旋转一周，转子b旋转360/100度，即单对极角度值θ₂加一，即单片机a3记录的单对极角度值θ₁每调零一次，单片机b3记录的单对极角度值θ₂加一；设置输出值零点，当编码器正转时，记录安装后的第一个输出的角度值为θ₂₁，记输出值为θ_two，当θ₂-θ₂₁≥0时，θ_two＝θ₂-θ₂₁，当θ₂-θ₂₁<0时，θ_two＝θ₂-θ₂₁+100；当编码器反转时，记录安装后的第一个输出的角度值为θ₂₂，记输出值为θ_two，当θ₂-θ₂₁≤0时，θ_two＝θ₂₂-θ₂，当θ₂-θ₂₁＞0时，θ_two＝100-θ₂+θ₂₂。

步骤八：在使用时，若调零使用，则单片机a3和单片机b3将从安装位置开始计数，即装置将从0记录编码器电机转子转过的圈数；若断电后，直接开启电源使用，由于该装置使用的线圈结构相当于是永磁体，具有绝对式编码器的断电记忆功能，因此该多圈编码器装置会记录断电时的位置和方向，单片机a3和单片机b3将会从上次断电时的位置继续记录编码器电机转子转过的圈数。

步骤九：记编码器电机转子每旋转一周，定子线圈结构a上的绕组通过串口传出的信号，使转子a部分旋转一个刻度，转子a每旋转一周，定子线圈结构b上的绕组通过串口传出的信号，使转子b部分旋转一个刻度，经过步骤一至步骤五可以准确的得到单片机a3上解算出的角度值累积加一，经过步骤六可以准确的判断电机转子的正反转，经过步骤七可以提高圈数的分辨率更高效准确的记录圈数，经过步骤八可以准确的判断编码器电机转子的使用方式，并最终以输出值θ_out的值进行输出作为编码器电机转子所转圈数的记录值，其中θ_out＝θ_one+100×θ_two。

本发明的有益效果为：

1.本发明所述的多圈式磁电编码器计数装置为绝对式记录方式，即使发生电源故障，也不会丢失轴的位置及圈数。

2.本发明所述的多圈式磁电编码器装置可以适用于任意形式的编码器装置上，可以高效、快速的记录编码器转过的圈数。

3.本发明所述的多圈式磁电编码器装置采用了无传感器的电机驱动装置，节省了内部容易损坏的霍尔传感器，并且采用无磁钢的形式，降低了生产成本。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述：

图1为本发明所述多圈编码器的总体结构示意图；

图2为本发明所述多圈编码器的内部结构分布示意图；

图3为本发明所述多圈编码器的定子线圈结构a结构分布示意图；

图4为本发明所述多圈编码器的转子结构a结构分布示意图；

图5为本发明所述编码器信号解算板a结构分布示意图；

图6为本发明所述多圈编码器的定子线圈结构b结构分布示意图；

图7为本发明所述多圈编码器的转子结构b结构分布示意图；

图8为本发明所述编码器信号解算板b结构分布示意图；

图9为本发明所述正转时圈数计数示意图；

图10为本发明所述反转时圈数计数示意图；

图中，1、编码器；2、轴承a；3、信号传送板a；4、定子线圈结构a；4-1、绕组U1；4-2、绕组V1；4-3、绕组W1；5、转子结构a；5-1、线圈X1；5-2、汇流环a1；5-3、转子a；5-4、汇流环a2；5-5、线圈Y1；6、轴承b；7、编码器信号解算板a；7-1、贴片式单对极霍尔a1；7-2贴片式单对极霍尔a2；7-3、单片机a3；8、信号传送板b；9、轴承c；10、定子线圈结构b；10-1、绕组U2；10-2、绕组V2；10-3、绕组W2；11、转子结构b；11-1、线圈X2；11-2、汇流环b1；11-3、转子b；11-4、汇流环b2；11-5、线圈Y2；12、轴承d；13、编码器信号解算板b；13-1、贴片式单对极霍尔b1；13-2贴片式单对极霍尔b2；13-3、单片机b3；14、定子a；15、定子b。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明的结构组成如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，结合附图进一步说明本发明的具体结构及具体实施方式。

所述的多圈编码器结构如图2所示，其特征在于：所述的编码器装置的结构包括编码器(1)、轴承a(2)、信号传送板a(3)、定子线圈结构a(4)、转子结构a(5)、轴承b(6)、编码器信号解算板a(7)、信号传送板b(8)、轴承c(9)、定子线圈结构b(10)、转子结构b(11)、轴承d(12)、编码器信号解算板b(13)、定子a(14)、定子b(15)；其中编码器信号解算板a(7)上焊锡焊接贴片式的单对极霍尔a1(7-1)、贴片式的单对极霍尔a2(7-2)和单片机a3(7-3)，编码器信号解算板b(13)上焊锡焊接贴片式的单对极霍尔b1(13-1)、贴片式的单对极霍尔b2(13-2)和单片机b3(13-3)，定子线圈结构a(4)上有绕组U1(4-1)、绕组V1(4-2)、绕组W1(4-3)，定子线圈结构b(10)上有绕组U2(10-1)、绕组V2(10-2)、绕组W2(10-3)，转子结构a(5)包括线圈X1(5-1)、汇流环a1(5-2)、转子a(5-3)、汇流环a2(5-4)、线圈Y1(5-5)，其中汇流环a1(5-2)与转子a(5-3)胶接，汇流环a2(5-4)与转子a(5-3)胶接，转子结构b(11)包括线圈X2(11-1)、汇流环b1(11-2)、转子b(11-3)、汇流环b2(11-4)、线圈Y2(11-5)其中汇流环b1(11-2)与转子b(11-3)胶接，汇流环b2(11-4)与转子b(11-3)胶接；其中轴承a(2)与轴承b(6)依靠转子a(5-3)轴肩定位，轴承c(9)与轴承d(12)依靠转子b(11-3)轴肩定位，定子a(14)与信号传送板a(3)与编码器(1)采用螺钉连接，固定在编码器(1)上，编码器(1)可以为任意种类的编码器，定子a(14)与编码器信号解算板a(7)胶接，编码器信号解算板a(7)与信号传送板b(8)胶接，信号传送板b(8)与定子b(15)胶接，定子b(15)与编码器信号解算板b(13)胶接。

一种多并列无磁钢的多圈编码器装置及其计数方法，所述方法的具体实现过程为：

步骤一：建立d，q轴电压驱动方程，解算公式为(1)：

式中，U_d、U_q为d轴和q轴定子电压指令；L_d、L_q为d轴和q轴等效电感；R_s为定子电阻；ω为电角速度；为转子磁链；i_d、i_q为d轴和q轴定子反馈电流。

步骤二：将该多圈编码器装置连接在任意种类的编码器上，当编码器电机转子转动时，通过串口输出信号，将编码器上的信号送到信号传送板a上，信号传送板a将信号传送给定子线圈结构a，定子线圈结构a上有绕组U1、绕组V1、绕组W1，将d，q轴电压方程进行空间矢量坐标变化，投影到三相相位相差120°夹角的坐标轴上，得到三相电压指令U_u、U_v、U_w，解算公式为(2)：

式中，θ为电角度，θ的解算公式为(3)：

θ＝ω×T(3)

式中，T为计算周期。

步骤三：电角度设置，这里将定子a驱动部分划分100个刻度，编码器电机转子每旋转一周，转子结构a部分旋转一个刻度，即转子a旋转360/100度，在三相电压的作用下，绕组U1、绕组V1、绕组W1上形成三相电流，从绕组U1、绕组V1、绕组W1上采集三相电流，得到三相反馈电流i_u、i_v、i_w经过空间矢量坐标变化得到d-q轴反馈电流i_d、i_q，其解算公式为(4)：

d轴电流与q轴电流方向正交垂直，d轴电流指令为常数固定值，q轴电流指令为0，在d轴电流作用下，定子线圈结构a上的绕组U1、绕组V1、绕组W1结构就相当于是旋转的磁场。

步骤四：转子a上的汇流环a1和汇流环a2以及连接在汇流环上的线圈X1和线圈Y1就相当于固定在转子a上的永磁体，当定子线圈结构a产生旋转的磁场时，转子a转动，转子a上的线圈会产生磁场，定子线圈结构a脉冲断电，断电时贴片式单对极霍尔a1、贴片式单对极霍尔a2就会采集单对极角度值信号A+、A-，然后通过单片机a3内置的模数转换通道对单对极角度值信号A+、A-进行数字转换，得到数字信号HA+、HA-，利用反正切公式求解，再经转化得到单对极角度值θ₁，θ₁的取值范围是[0，99]，反正切公式为(5)：

转化后的单对极角度值一个周期是100个角度值，定子a驱动部分的转子a旋转一周同样是100个刻度，所以电角度值与单对极角度值的周期相同，即可实现满量程对标。

步骤五：角度值校正，将安装的位置定义为绝对位置，此时电角度θ与测得的单对极角度值θ₁相等，编码器电机转子旋转一周，定子a驱动部分电角度值θ加一，即定子a驱动部分的转子a旋转360/100度，所以单对极角度值θ₁加一，因此可以保证电角度值θ等于单对极角度值θ₁。

步骤六：设置输出值零点，由于单对极霍尔a1与单对极霍尔a2两者相位相差90度，定义a1相位在前时，编码器为正转，记录安装后的第一个输出的角度值为θ₁₁，记输出值为θ_one，当θ₁-θ₁₁≥0时，θ_one＝θ₁-θ₁₁，当θ₁-θ₁₁<0时，θ_one＝θ₁-θ₁₁+100；定义a2相位在前时，编码器为反转，记录安装后的第一个输出的角度值为θ₁₂，记输出值为θ_one，当θ₁-θ₁₂≤0时，θ_one＝θ₁₂-θ₁，当θ₁-θ₁₂＞0时，θ_one＝100-θ₁+θ₁₂。

步骤七：当转子a转动时，通过串口输出信号，将编码器信号解算板a上的信号送到信号传送板b，信号传送板b将信号传送给定子线圈结构b，定子线圈结构b上有绕组U2、绕组V2、绕组W2，将d，q轴电压方程进行空间矢量坐标变化，投影到三相相位相差120°夹角的坐标轴上，同步骤一、二、三、四、五的原理，定子线圈结构b上的绕组U2、绕组V2、绕组W2结构就相当于是旋转的磁场，转子b上的汇流环b1和汇流环b2以及连接在汇流环上的线圈X2和线圈Y2就相当于固定在转子b上的永磁体，当定子线圈结构b产生旋转的磁场时，转子b转动，转子b上的线圈会产生磁场，定子线圈结构b脉冲断电，断电时贴片式单对极霍尔b1、贴片式单对极霍尔b2就会采集单对极角度值信号B+、B-，然后通过单片机b3内置的模数转换通道对单对极角度值信号B+、B-进行数字转换，得到数字信号HB+、HB-，利用反正切公式求解，再经转化得到单对极角度值θ₂，θ₂的取值范围是[0，99]，反正切公式为(6)：

转化后的单对极角度值一个周期是100个角度值，转子b旋转一周同样是100个刻度，即可实现满量程对标，所以转子a每旋转一周，转子b旋转360/100度，即单对极角度值θ₂加一，即单片机a3记录的单对极角度值θ₁每调零一次，单片机b3记录的单对极角度值θ₂加一；设置输出值零点，当编码器正转时，记录安装后的第一个输出的角度值为θ₂₁，记输出值为θ_two，当θ₂-θ₂₁≥0时，θ_two＝θ₂-θ₂₁，当θ₂-θ₂₁<0时，θ_two＝θ₂-θ₂₁+100；当编码器反转时，记录安装后的第一个输出的角度值为θ₂₂，记输出值为θ_two，当θ₂-θ₂₁≤0时，θ_two＝θ₂₂-θ₂，当θ₂-θ₂₁＞0时，θ_two＝100-θ₂+θ₂₂。

步骤八：在使用时，若调零使用，则单片机a3和单片机b3将从安装位置开始计数，即装置将从0记录编码器电机转子转过的圈数；若断电后，直接开启电源使用，由于该装置使用的线圈结构相当于是永磁体，具有绝对式编码器的断电记忆功能，因此该多圈编码器装置会记录断电时的位置和方向，单片机a3和单片机b3将会从上次断电时的位置继续记录编码器电机转子转过的圈数。

步骤九：记编码器电机转子每旋转一周，定子线圈结构a上的绕组通过串口传出的信号，使转子a部分旋转一个刻度，转子a每旋转一周，定子线圈结构b上的绕组通过串口传出的信号，使转子b部分旋转一个刻度，经过步骤一至步骤五可以准确的得到单片机a3上解算出的角度值累积加一，经过步骤六可以准确的判断电机转子的正反转，经过步骤七可以提高圈数的分辨率更高效准确的记录圈数，经过步骤八可以准确的判断编码器电机转子的使用方式，并最终以输出值θ_out的值进行输出作为编码器电机转子所转圈数的记录值，其中θ_out＝θ_one+100×θ_two，正转时结果如图9所示，反转时结果如图10所示。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种多并列无磁钢的多圈编码器装置的计数方法，该编码器装置的结构包括编码器(1)、轴承a(2)、信号传送板a(3)、定子线圈结构a(4)、转子结构a(5)、轴承b(6)、编码器信号解算板a(7)、信号传送板b(8)、轴承c(9)、定子线圈结构b(10)、转子结构b(11)、轴承d(12)、编码器信号解算板b(13)、定子a(14)、定子b(15)；其中编码器信号解算板a(7)上焊锡焊接贴片式的单对极霍尔a1(7-1)、贴片式的单对极霍尔a2(7-2)和单片机a3(7-3)，编码器信号解算板b(13)上焊锡焊接贴片式的单对极霍尔b1(13-1)、贴片式的单对极霍尔b2(13-2)和单片机b3(13-3)，定子线圈结构a(4)上有绕组U1(4-1)、绕组V1(4-2)、绕组W1(4-3)，定子线圈结构b(10)上有绕组U2(10-1)、绕组V2(10-2)、绕组W2(10-3)，转子结构a(5)包括线圈X1(5-1)、汇流环a1(5-2)、转子a(5-3)、汇流环a2(5-4)、线圈Y1(5-5)，其中汇流环a1(5-2)与转子a(5-3)胶接，汇流环a2(5-4)与转子a(5-3)胶接，转子结构b(11)包括线圈X2(11-1)、汇流环b1(11-2)、转子b(11-3)、汇流环b2(11-4)、线圈Y2(11-5)其中汇流环b1(11-2)与转子b(11-3)胶接，汇流环b2(11-4)与转子b(11-3)胶接；其中轴承a(2)与轴承b(6)依靠转子a(5-3)轴肩定位，轴承c(9)与轴承d(12)依靠转子b(11-3)轴肩定位，定子a(14)与信号传送板a(3)与编码器(1)采用螺钉连接，固定在编码器(1)上，编码器(1)可以为任意种类的编码器，定子a(14)与编码器信号解算板a(7)胶接，编码器信号解算板a(7)与信号传送板b(8)胶接，信号传送板b(8)与定子b(15)胶接，定子b(15)与编码器信号解算板b(13)胶接；

其特征在于：所述计数方法的具体实施过程为：

步骤一：建立d，q轴电压驱动方程，解算公式为(1)：

式中，U_d、U_q为d轴和q轴定子电压指令；L_d、L_q为d轴和q轴等效电感；R_s为定子电阻；ω为电角速度；为转子磁链；i_d、i_q为d轴和q轴定子反馈电流；

步骤二：将该多圈编码器装置连接在任意种类的编码器上，当编码器电机转子转动时，通过串口输出信号，将编码器上的信号送到信号传送板a上，信号传送板a将信号传送给定子线圈结构a，定子线圈结构a上有绕组U1、绕组V1、绕组W1，将d，q轴电压方程进行空间矢量坐标变化，投影到三相相位相差120°夹角的坐标轴上，得到三相电压指令U_u、U_v、U_w，解算公式为(2)：

式中，θ为电角度，θ的解算公式为(3)：

θ＝ω×T (3)

式中，T为计算周期；

步骤三：电角度设置，这里将定子a驱动部分划分100个刻度，编码器电机转子每旋转一周，转子结构a部分旋转一个刻度，即转子a旋转360/100度，在三相电压的作用下，绕组U1、绕组V1、绕组W1上形成三相电流，从绕组U1、绕组V1、绕组W1上采集三相电流，得到三相反馈电流i_u、i_v、i_w经过空间矢量坐标变化得到d-q轴反馈电流i_d、i_q，其解算公式为(4)：

d轴电流与q轴电流方向正交垂直，d轴电流指令为常数固定值，q轴电流指令为0，在d轴电流作用下，定子线圈结构a上的绕组U1、绕组V1、绕组W1结构就相当于是旋转的磁场；

步骤四：转子a上的汇流环a1和汇流环a2以及连接在汇流环上的线圈X1和线圈Y1就相当于固定在转子a上的永磁体，当定子线圈结构a产生旋转的磁场时，转子a转动，转子a上的线圈会产生磁场，定子线圈结构a脉冲断电，断电时贴片式单对极霍尔a1、贴片式单对极霍尔a2就会采集单对极角度值信号A+、A-，然后通过单片机a3内置的模数转换通道对单对极角度值信号A+、A-进行数字转换，得到数字信号HA+、HA-，利用反正切公式求解，再经转化得到单对极角度值θ₁，反正切公式为(5)：

转化后的单对极角度值一个周期是100个角度值，定子a驱动部分的转子a旋转一周同样是100个刻度，所以电角度值与单对极角度值的周期相同，即可实现满量程对标；

步骤五：角度值校正，将安装的位置定义为绝对位置，此时电角度θ与测得的单对极角度值θ₁相等，编码器电机转子旋转一周，定子a驱动部分电角度值θ加一，即定子a驱动部分的转子a旋转360/100度，所以单对极角度值θ₁加一，因此可以保证电角度值θ等于单对极角度值θ₁；

步骤六：设置输出值零点，由于单对极霍尔a1与单对极霍尔a2两者相位相差90度，定义a1相位在前时，编码器为正转，记录安装后的第一个输出的角度值为θ₁₁，记输出值为θ_one，当θ₁-θ₁₁≥0时，θ_one＝θ₁-θ₁₁，当θ₁-θ₁₁<0时，θ_one＝θ₁-θ₁₁+100；定义a2相位在前时，编码器为反转，记录安装后的第一个输出的角度值为θ₁₂，记输出值为θ_one，当θ₁-θ₁₂≤0时，θ_one＝θ₁₂-θ₁，当θ₁-θ₁₂＞0时，θ_one＝100-θ₁+θ₁₂；

步骤七：当转子a转动时，通过串口输出信号，将编码器信号解算板a上的信号送到信号传送板b，信号传送板b将信号传送给定子线圈结构b，定子线圈结构b上有绕组U2、绕组V2、绕组W2，将d，q轴电压方程进行空间矢量坐标变化，投影到三相相位相差120°夹角的坐标轴上，同步骤一、二、三、四、五的原理，定子线圈结构b上的绕组U2、绕组V2、绕组W2结构就相当于是旋转的磁场，转子b上的汇流环b1和汇流环b2以及连接在汇流环上的线圈X2和线圈Y2就相当于固定在转子b上的永磁体，当定子线圈结构b产生旋转的磁场时，转子b转动，转子b上的线圈会产生磁场，定子线圈结构b脉冲断电，断电时贴片式单对极霍尔b1、贴片式单对极霍尔b2就会采集单对极角度值信号B+、B-，然后通过单片机b3内置的模数转换通道对单对极角度值信号B+、B-进行数字转换，得到数字信号HB+、HB-，利用反正切公式求解，再经转化得到单对极角度值θ₂，反正切公式为(6)：

转化后的单对极角度值一个周期是100个角度值，转子b旋转一周同样是100个刻度，即可实现满量程对标，所以转子a每旋转一周，转子b旋转360/100度，即单对极角度值θ₂加一，即单片机a3记录的单对极角度值θ₁每调零一次，单片机b3记录的单对极角度值θ₂加一；设置输出值零点，当编码器正转时，记录安装后的第一个输出的角度值为θ₂₁，记输出值为θ_two，当θ₂-θ₂₁≥0时，θ_two＝θ₂-θ₂₁，当θ₂-θ₂₁<0时，θ_two＝θ₂-θ₂₁+100；当编码器反转时，记录安装后的第一个输出的角度值为θ₂₂，记输出值为θ_two，当θ₂-θ₂₁≤0时，θ_two＝θ₂₂-θ₂，当θ₂-θ₂₁＞0时，θ_two＝100-θ₂+θ₂₂；

步骤八：在使用时，若调零使用，则单片机a3和单片机b3将从安装位置开始计数，即装置将从0记录编码器电机转子转过的圈数；若断电后，直接开启电源使用，由于该装置使用的线圈结构相当于是永磁体，具有绝对式编码器的断电记忆功能，因此该多圈编码器装置会记录断电时的位置和方向，单片机a3和单片机b3将会从上次断电时的位置继续记录编码器电机转子转过的圈数；

步骤九：记编码器电机转子每旋转一周，定子线圈结构a上的绕组通过串口传出的信号，使转子a部分旋转一个刻度，转子a每旋转一周，定子线圈结构b上的绕组通过串口传出的信号，使转子b部分旋转一个刻度，经过步骤一至步骤五可以准确的得到单片机a3上解算出的角度值累积加一，经过步骤六可以准确的判断电机转子的正反转，经过步骤七可以提高圈数的分辨率更高效准确的记录圈数，经过步骤八可以准确的判断编码器电机转子的使用方式，并最终以输出值θ_out的值进行输出作为编码器电机转子所转圈数的记录值，其中θ_out＝θ_one+100×θ_two。