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一种复合式磁编码器的研究

【摘要】:磁编码器是一种新型以磁敏感元件为基础的检测装置,相对于光电编码器,它具有许多优点,转速高、可靠性高、抗震动等级高、抗干扰能力强;恶劣环境下适应能力强,防尘、防油;整体结构简单,安装简易、可靠;调试方便,易于小型化且价格低廉。因此,磁编码器具备很大的市场潜力,未来将在许多领域代替光电编码器。 磁编码器性能主要取决于磁传感元件的性能以及磁栅的充磁技术。由于采用高分辨率磁栅的编码器制作工艺比较复杂、开发费用高,体积相对大;而采用单对磁极磁栅的磁编码器,需要进行高倍电子细分,在外界扰动下容易产生较大的角度误差,导致精度变低。因此,本论文研究一种采用具有固定的低细分倍数集成霍尔芯片和低分辨率磁栅(50极磁场)的方法,来解决以上矛盾。 在磁场分布方面,基于静态磁场理论,建立了理想情况下多极式磁栅的磁场分布模型,通过使用Ansys12.0软件对磁栅上的磁场分布进行了实物仿真计算,获得了磁场三维分布图以及芯片检测位置的磁场强度变化情况。通过以上两种方式的理论研究,用于指导信号发生部分的设计和检测结构的安装定位设计。 磁栅磁场的质量和分布决定了信号发生部分产生的模拟量信号的质量,它的优劣对编码器的精度和信号处理的难度影响很大;信号处理部分能否在电机高速转动下实现快速、精确的位置信息解算,决定了编码器的性能好坏。所以本文将围绕磁栅上的磁场分布和磁栅加工、安装会带来的误差进行分析。 磁场信号检测芯片采用奥地利为电子的AS5306芯片,该芯片具有固定的细分倍数,每对磁极产生40个脉冲。由于加工安装时存在偏差,会造成磁栅检测极距的变化,在不严重的情况下,该芯片也能够抑制这些误差, 最终,本文在理论分析与仿真的基础上研制了一台微型、高速化的复合式磁编码器,通过测试编码器的频响,研制的磁编码器达到了项目一定的性能指标要求,并且具有体积小、速度快、运行可靠等优点。

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