CN217902286U

CN217902286U - 一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路

Info

Publication number: CN217902286U
Application number: CN202221531421.3U
Authority: CN
Inventors: 李汉青; 陈波波; 王在峰
Original assignee: Xuzhou Keya Electromechanical Co ltd
Current assignee: Xuzhou Keya Electromechanical Co ltd
Priority date: 2022-06-17
Filing date: 2022-06-17
Publication date: 2022-11-25
Anticipated expiration: 2032-06-17

Abstract

本实用新型公开了一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路，该接口电路设于控制器线路板内，控制器线路板为电机霍尔或者磁编码器供电，电机霍尔和磁编码器信号进入线路板后通过该接口电路转化为MCU信号，具体包括连接器和三路电平转化电路。本实用新型的接口电路用于控制器中，能够同时适用于两种不同的电机。

Description

一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路

技术领域

本实用新型涉及电机传感器信号接口电路技术领域，具体为一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路。

背景技术

自无刷电机诞生以来，霍尔传感器一直是实现换向反馈的主力，特别是在电动摩托车领域，霍尔传感器因三相控制仅需要三个传感器，且成本较低，所以单纯从成本角度看，他们往往是实现换向最经济的选择。磁编码器(简称磁编)因为其精度高、抗干扰能力强，主要应用于大功率电机、电动汽车驱动电机领域。随着国产磁编码器陆续推出，成本逐渐降低，电动摩托车领域也开始对磁编码器电机有了需求。另外，在电动摩托车用电机生产过程中，磁编码器安装方便、调零方便，在客户对精度要求高的应用上，磁编码器有优势。因此，在电动摩托车应用上，出现了两种控制器，分别匹配霍尔传感器和磁编码器。对于控制器来说，相当于增加了一倍的产品，明显增加的库存的压力。为此，我们设计了一种电路，可以同时兼容两种传感器。

实用新型内容

针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路，用于控制器中，能够同时适用于两种不同的电机(霍尔电机和磁编电机)。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路，，该接口电路设于控制器线路板内，控制器线路板为电机霍尔或者磁编码器供电，电机霍尔和磁编码器信号进入线路板后通过该接口电路转化为MCU信号，具体包括：

连接器，电源和信号通过连接所述连接器和外部电机上的霍尔信号或者磁编码器信号相连接；

三路电平转化电路，用于实现三路霍尔信号或者三路磁编码器信号的电平转化；三路电平转化电路转换后的信号MCU_A、MCU_B、MCU_C接入单片机。

优选地，所述三路电平转化电路，具体如下：

第一路包括电阻R1、电阻R2和电阻R7；

第二路包括电阻R3、电阻R4和电阻R8；

第三路包括电阻R5、电阻R6和电阻R9；

其中，电阻R1、电阻R3、电阻R5为上拉电阻，电阻R2和电阻R7、电阻R4和电阻R8、电阻R6和电阻R9为分压电阻，并通过上拉电阻上拉3KΩ至5V，通过分压电阻接入单片机。

优选地，接口信号Signal_A、Signal_B、Signal_C通过所述连接器和外部的霍尔传感器的HALL_A、HALL_B、HALL_C或者磁编码器的A、B、Z信号连接。

优选地，三路电平转换电路上还连接有旁路电容；其中，每一路的电平转化电路中均设有两个旁路电容

优选地，所述旁路电容采用1nF陶瓷电容。

优选地，所述连接器的第一脚和第二脚为电源和地信号，控制器中的5V信号和地信号通过该两个脚为霍尔或者磁编码器供电。

优选地，所述第一脚和第二脚之间并联有去耦电容。

优选地，所述去耦电容为10uF的封装贴片电容。

本实用新型的有益效果在于：

针对霍尔传感器电机和磁编码器电机需要两种控制器进行匹配，对生产商和客户来讲，增加了产品型号和库存，增加了库存成本和维护成本。为此，我们考虑设计一款控制器同时适用于两种不同的电机，也就是一个能兼容磁编和霍尔信号的接口电路。该电路适用于转速在6000rpm以下的电机，同时磁编信号的分辨率不高于2048，可以用于5V和3.3V的电源系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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为该接口电路在控制器中的原理示意图；

图2为该接口电路的具体原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路，该接口电路设于控制器线路板内，控制器线路板为电机霍尔或者磁编码器供电，同时，电机霍尔或磁编码器信号进入线路板，通过线路板的接口电路进行电平转化，转化为MCU可以识别的信号，进而进行相应的处理；该接口电路包括连接器P1和三路电平转化电路

其中，电源和信号(信号是霍尔或者磁编码器的输出的原始位置信号)通过连接连接器和外部电机上的霍尔信号或者磁编码器信号相连接；P1上有5个信号，第一脚、第二脚为电源和地信号，一般霍尔信号和磁编信号为5V电源，控制器中的5V信号和地信号通过这两个脚为霍尔或磁编供电，同时在第一脚和第二脚中间并联去耦电容C10，为尽量减小纹波，C10使用10uF的0805封装贴片电容；

三路电平转化电路用于实现三路霍尔信号或者三路磁编码器信号的电平转化；三路电平转化电路转换后的信号MCU_A、MCU_B、MCU_C接入单片机，其中：

第一路包括电阻R1、电阻R2和电阻R7；

第二路包括电阻R3、电阻R4和电阻R8；

第三路包括电阻R5、电阻R6和电阻R9；

电阻R1、电阻R3、电阻R5为上拉电阻，电阻R2和电阻R7、电阻R4和电阻R8、电阻R6和电阻R9为分压电阻，并通过上拉电阻上拉3KΩ至5V，通过分压电阻接入单片机；

具体的，如图2所示，上拉电阻的阻值为3KΩ；分压电阻R2、R4、R6的阻值为4.3KΩ；分压电阻R7、R8、R9的阻值为7.5KΩ；

即如图2所示，每一路远端上拉3KΩ电阻到5V，然后分别通过4.3KΩ和7.5KΩ分压电阻接入5V或3.3V单片机芯片，实现对霍尔信号和磁编码器信号电压进行分压处理，使之符合单片机要求的逻辑电平，实现三路霍尔信号HALL-A、HALL-B、HALL-C或者三路磁编信号A、B、Z电平转化，保证5V电源系统和3.3V电源系统对信号的正确识别；其中接口信号(接口信号是接口电路中和外部连接的信号)Signal_A、Signal_B、Signal_C通过连接器和外部的霍尔传感器的HALL_A、HALL_B、HALL_C或者磁编码器的A、B、Z信号连接时，以上电阻参数符合3.3V单片机接口要求，若转化后信号MCU_A、MCU_B、MCU_C接入5V单片机芯片时分压电阻R7、R8、R9不焊接，可以实现5V信号的直接对接。

关于电平转化电路参数的计算方法如下：

根据磁编码器手册，输出参数如下：VOHmin＝VDD5V-0.5＝4.5V，VOLmax＝VSS+0.4＝0.4V，磁编码器输出高电平最小值是4.5V，输出低电平最大值是0.4V。

根据3.3V单片机手册，输入参数如下：VIHmin＝0.6*Vddp＝1.98，VIHmax＝Vddp+0.3＝3.6V，VILmin＝-0.3，VILmax＝0.36*Vddp＝1.2V。输入高电平最小值是1.98V，输入高电平最大值是3.6V，输入低电平最小值是-0.3V，输入低电平最大值是1.2V。

要求磁编无信号输出时(或者悬空)，单片机输入端口应高于1.98V，识别为高电平；磁编输出低电平时，单片机输入端口应小于1.2V；磁编输出高电平时，单片机输入端口应小于3.6V。

其中一路R1、R2、R7参数设置为3KΩ、4.3KΩ、7.5KΩ。

Signal_A无信号输出(即磁编悬空)时，单片机端口电压为(5V/(R1+R2+R7))*R7＝2.53V>1.98识别为高电平。

Signal_A输出低电平时，单片机端口电压为0-0.25V<1.2V。

Signal_A输出高电平5V时，单片机端口电压最高为(5V/(R2+R7))*R7＝3.2V<3.6V，不超过单片机要求的最大电压。

如图2所示，三路电平转换电路上还连接有旁路电容，其中每一路的电平转化电路中设有两个旁路电容，具体为C1、C2、C4、C3、C6、C5，旁路电容对外部干扰信号信号进行旁路，考虑霍尔信号频率和磁编码器信号频率差别，旁路电容采用1nF陶瓷电容。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路，该接口电路设于控制器线路板内，控制器线路板为电机霍尔或者磁编码器供电，其特征在于，电机霍尔和磁编码器信号进入线路板后通过该接口电路转化为MCU信号，具体包括：

2.如权利要求1所述的一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路，其特征在于，所述三路电平转化电路，具体如下：

第一路包括电阻R1、电阻R2和电阻R7；

第二路包括电阻R3、电阻R4和电阻R8；

第三路包括电阻R5、电阻R6和电阻R9；

3.如权利要求1所述的一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路，其特征在于，接口信号Signal_A、Signal_B、Signal_C通过所述连接器和外部的霍尔传感器的HALL_A、HALL_B、HALL_C或者磁编码器的A、B、Z信号连接。

4.如权利要求1所述的一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路，其特征在于，三路电平转换电路上还连接有旁路电容；

其中，每一路的电平转化电路中均设有两个旁路电容。

5.如权利要求4所述的一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路，其特征在于，所述旁路电容采用1nF陶瓷电容。

6.如权利要求1所述的一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路，其特征在于，所述连接器的第一脚和第二脚为电源和地信号，控制器中的5V信号和地信号通过该两个脚为霍尔或者磁编码器供电。

7.如权利要求6所述的一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路，其特征在于，所述第一脚和第二脚之间并联有去耦电容。

8.如权利要求7所述的一种兼容磁编码器和霍尔信号的接口电路，其特征在于，所述去耦电容为10uF的封装贴片电容。