CN206506413U - 基于角度传感器的电机转子位置检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于角度传感器的电机转子位置检测系统，包括电机、转轴、铝制基座、磁柱、磁铁、角度传感器、差分芯片AM26LS31和PCB板，所述转轴设于电机上且与电机一体化连接，所述铝制基座盖设于所述转轴上，所述铝制基座上均匀设有若干个等尺寸的磁柱且若干个磁柱相对于铝制基座的中心轴线对称，所述磁铁盖设于所述若干个磁柱上，所述角度传感器与差分芯片AM26LS31集成在PCB板上，且所述磁铁的中心正对着位于角度传感器中心的巨磁阻感应区域。本实用新型提供的一种基于角度传感器的电机转子位置检测系统，具有精度高、成本低、空间小、且不易受灰尘、油污等污染的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于电机检测领域，尤其是一种基于角度传感器的电机转子位置检测系统。
背景技术
永磁同步电动机控制简单，动态特性好，在工业领域有着广泛的应用。随着高性能永磁材料技术、电力电子技术、微电子技术的飞速发展以及矢量控制理论、自动控制理论研究的不断深入，永磁同步电机控制系统得到了迅速发展。磁性编码器适应环境能力强，成本低，可靠性高。因此，基于磁编码器的永磁同步电机控制系统具有很好的前景和应用价值。
传感器是电动机控制系统的重要组成单元。为了实现优越的控制性能，其传感器应能准确反映系统的运行状态，这就要求传感器具有灵敏度高、动态性能好、精度高、抗干扰能力强等特点。现在，用于电机控制系统位置检测的传感器主要有感应同步器、旋转变压器、光电编码器、磁性编码器。这些编码器既可用于转子位置检测，也可用于速度检测。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种基于角度传感器的电机转子位置检测系统，精度高、成本低、空间小、且不易受灰尘、油污等污染。
本实用新型的技术方案为：一种基于角度传感器的电机转子位置检测系统，包括电机、转轴、铝制基座、磁柱、磁铁、角度传感器、差分芯片AM26LS31和PCB板，所述转轴设于电机上且与电机一体化连接，所述铝制基座盖设于所述转轴上，所述铝制基座上均匀设有若干个等尺寸的磁柱且若干个磁柱相对于铝制基座的中心轴线对称，所述磁铁盖设于所述若干个磁柱上，所述角度传感器与差分芯片AM26LS31集成在PCB板上，且所述磁铁的中心正对着位于角度传感器中心的巨磁阻感应区域。
优选地，所述磁铁选用直径较大的磁铁。
优选地，所述角度传感器的内部集成有角度计算模块，可将原始值进行数字处理后输出绝对角度。
优选地，所述角度传感器的内部集成有自动标定和温度补偿模块，在温度范围和寿命周期里可以达到1°精度。
优选地，所述角度传感器与MCU相连，通过SSC协议、PWM协议、SPC（兼容SENT协议）协议、HSM模式以及IIF协议来获取电机的位置及角速度数据。
优选地，所述SSC和IIF协议通信中采用差分处理。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：当电机工作时，本实用新型转轴带动磁铁转动，传感器能够检测到平行于其封装表面的磁场变，此电路以及机械结构设计简单、成本低、空间小；相比于光电编码器，角度传感器还具有不易受灰尘、油污等污染优点；相比于基于霍尔原理的磁性角度传感器，基于巨磁阻原理的角度传感器精度更高。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，一种基于角度传感器的电机转子位置检测系统，包括电机1、转轴2、铝制基座3、磁柱4、磁铁5、角度传感器6、差分芯片AM26LS31和PCB板7。其中转轴2设于电机1上且与电机1一体化连接，铝制基座3盖设于转轴2上，铝制基座3上均匀设有若干个等尺寸的磁柱4且若干个磁柱4相对于铝制基座3的中心轴线对称，磁铁5盖设于若干个磁柱4上，角度传感器6固定设于PCB板7上，且磁铁4的中心正对着位于角度传感器6中心的巨磁阻感应区域。
本磁铁与电机转轴之间嵌套一铝制基座3，使得磁铁5与电机转轴2隔离，磁铁5不会与转轴2直接接触，避免磁铁5与铁质转轴2直接接触而产生消磁反应，长久使用导致磁铁磁场减弱，甚至磁场失效。而在磁柱4在铝制基座上的均匀分布设置，一方面是为了适应铝制基座3及其上的电学元件的结构，同时也使得磁柱4分布均匀、且便于在磁柱4上设置磁铁5，磁铁5中心与电机转轴2中心在同一轴线上，使得磁场分布均匀。
电机1置于电机外盖8上，角度传感器6与差分芯片AM26LS31集成在一块PCB板7上，置与电机外盖8上，并使得PCB板中心与电机转轴2中心对齐。
其中，为了减小由安装或者生产带来的误差如PCB安装、芯片贴片、磁铁装配以及转轴径向跳动等因素导致的额外系统误差，尽量选择直径较大的磁铁5，且安装时磁铁5中心尽量正对着TLE5012B芯片中心巨磁阻感应区域。
当电机1工作时，本实用新型转轴2带动磁铁转动，传感器能够检测到平行于其封装表面的磁场变，此电路以及机械结构设计简单、成本低、空间小；相比于光电编码器，角度传感器6还具有不易受灰尘、油污等污染优点；相比于基于霍尔原理的磁性角度传感器，基于巨磁阻原理的角度传感器精度更高。
角度传感器6可检测平行于封装表面磁场360°变化。可应用于汽车和工业领域里转角位置检测如方向盘转角，电机位置等。
在角度传感器6的内部集成有角度计算模块，可将原始值进行数字处理后输出绝对角度。角度传感器的内部集成有自动标定和温度补偿模块，在温度范围和寿命周期里可以达到1°精度，汽车级认证，可工作在-40℃至150℃范围。
角度传感器6具备极其精确的角度分辨率(15bit)以及快速的信号处理能力和较短的延时/更新率，极其适合精确测定高动态应用中的转子位置。同时角度传感器具有先进的诊断功能及安全特性，确保了产品高可靠性。
电路设计中，角度传感器6与MCU相连，通过SSC协议、PWM协议、SPC（兼容SENT协议）协议、HSM模式以及IIF协议来获取电机的位置及角速度数据。
而在实际应用中，由于电机的运行环境的复杂性和苛刻性，常常对这些通信产生干扰，对所获取的电机数据产生影响，为了解决这一影响，可在SSC和IIF协议通信中采用差分处理。
当电机1工作时，本实用新型转轴2带动磁铁5转动，传感器能够检测到平行于其封装表面的磁场变，此电路以及机械结构设计简单、成本低、空间小；相比于光电编码器，角度传感器6还具有不易受灰尘、油污等污染优点；相比于基于霍尔原理的磁性角度传感器，基于巨磁阻原理的角度传感器精度更高。
角度传感器板采用TLE5012B+AM26LS31的结构，差分信号到单片机板采用AM26LS32解调。这样子角度就能实时传过来，快速简单。
有几点需要说明:
1：取消SPI的线，5012B-E1000不需要配置，默认就能输出4096线的ABZ信号，同时单片机部分能够实时检测角度。
2：因为最新的TLE5012B-E1000在上电延时5ms（Typ）之后，AB二组信号会通过1MHZ的脉冲输出初始角度，脉冲的最大个数为2048个为180°，最大耗时为2.048ms，AB的相位代表正180°还是负180°。
3：传输线有所增加，Z信号可以根据实际情况采用差分或者采用开漏模式输出，所以线可能为7根或者8根。
4：AM26LS31和31 芯片目前市场价应该是1Rmb以内，成本优势明显。
采用差分电路处理后，可以增强信号的抗干扰能力和传输距离，所以能过扩大磁性编码器的使用领域。
上述的实施例仅为本实用新型的优选实施例，不能以此来限定本实用新型的权利范围，因此，依本实用新型申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种基于角度传感器的电机转子位置检测系统，其特征在于：包括电机、转轴、铝制基座、磁柱、磁铁、角度传感器、差分芯片AM26LS31和PCB板，所述转轴设于电机上且与电机一体化连接，所述铝制基座盖设于所述转轴上，所述铝制基座上均匀设有若干个等尺寸的磁柱且若干个磁柱相对于铝制基座的中心轴线对称，所述磁铁盖设于所述若干个磁柱上，所述角度传感器与差分芯片AM26LS31集成在PCB板上，且所述磁铁的中心正对着位于角度传感器中心的巨磁阻感应区域。
2.根据权利要求1所述的一种基于角度传感器的电机转子位置检测系统，其特征在于：所述角度传感器的内部集成有角度计算模块，可将原始值进行数字处理后输出绝对角度。
3.根据权利要求1所述的一种基于角度传感器的电机转子位置检测系统，其特征在于：所述角度传感器的内部集成有自动标定和温度补偿模块，在温度范围和寿命周期里可以达到1°精度。
4.根据权利要求1所述的一种基于角度传感器的电机转子位置检测系统，其特征在于：所述角度传感器与MCU相连，通过SSC协议、PWM协议、兼容SENT协议的SPC协议、HSM模式以及IIF协议来获取电机的位置及角速度数据。
5.根据权利要求4所述的一种基于角度传感器的电机转子位置检测系统，其特征在于：所述SSC和IIF协议通信中采用差分处理。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106787465A (zh) * | 2017-02-09 | 2017-05-31 | 湖南天富机电科技有限公司 | 一种基于角度传感器的电机转子位置检测系统 |
| WO2020107884A1 (zh) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | 南京懂玫驱动技术有限公司 | 一种电动自行车用旋变传感器电路 |
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- 2017-02-09 CN CN201720120660.2U patent/CN206506413U/zh active Active
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