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绝对式磁编码器的设计

【摘要】:磁编码器是一种采用磁敏感元件来检测位置变化的传感器装置,它将轴的转动角度转换成数字量或模拟量,可以实现角度、转速以及其它物理量的测量。与光电编码器相比,磁编码器具有响应速度快、稳定性高、价格低等优势,其关键技术成为近年来研究的热点。本课题对磁编码器的技术进行研究,给出一种基于磁阻传感器编码器设计方案。首先对磁编码器的检测误差来源及其误差产生的原因进行分析,给出可能的解决方法,采用Maxwell软件对磁钢模型的磁场分布进行仿真,从理论上验证采用单磁极对磁钢设计磁编码器的可行性。当磁编码器的主轴转动时,与主轴连接的单磁极对磁钢随之转动,转动的磁钢会产生周期变化的磁场,磁阻传感器感应到磁场,会输出两路相位差为π/2的正弦信号。STM32通过两路A/D,将两路正弦模拟电压信号进行采样和转换,使用CORDIC算法设计函数模块,经过STM32控制器解算,可以得到编码器转轴的转动角,并通过查表的方式来对解算的编码器测量的角度进行误差补偿。最后通过SSI接口采用绝对式输出。同时,可以选择不同的参考电压以及高精度A/D,设计更高精度和分辨率的磁编码器,以提高磁编码器的测量精度。实验结果表明,该磁编码器的检测精度和相关的指标达到了毕业设计的要求,并具有功耗低、体积较小、抗干扰强等优点。

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