集成霍爾磁PILZ編碼器的研究 
在電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中,一般需要位置傳感器來提供轉(zhuǎn)子位置以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的位置控制,位置傳感器已成為電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中重要的組成部件。常用的位置傳感器包括電磁感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)變壓器、光電PILZ編碼器和磁敏電阻式PILZ編碼器。位置傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊,隨著各領(lǐng)域?qū)ξ恢脵z測的要求不斷提高,傳統(tǒng)的位置傳感器由于其自身的缺陷已經(jīng)不能滿足某些應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求。

集成霍爾磁PILZ編碼器的研究 
在大功率或惡劣環(huán)境場合中通常使用體積偏大、精度偏低的傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)變壓器。在對(duì)傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)變壓器、光電PILZ編碼器和磁敏電阻式PILZ編碼器的原理進(jìn)行對(duì)比分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出一種新型位置傳感器——集成霍爾磁PILZ編碼器。為了使集成霍爾磁PILZ編碼器能夠達(dá)到商用水平,針對(duì)影響集成霍爾磁PILZ編碼器精度、穩(wěn)定性、*性的幾個(gè)關(guān)鍵問題,進(jìn)行深入的理論分析與研究。在磁場計(jì)算和分析的基礎(chǔ)上,提出磁場整定方法和電路補(bǔ)償方法,然后設(shè)計(jì)出基于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的集成霍爾磁PILZ編碼器。該P(yáng)ILZ編碼器與傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)變壓器相比,精度提高,體積更小;其環(huán)境適應(yīng)性優(yōu)于光電PILZ編碼器;幅值誤差、相位誤差很小,對(duì)安裝偏差不敏感;*性好,結(jié)構(gòu)與制造工藝簡單,可輸出多種模式的位置信號(hào),能夠替代傳統(tǒng)位置傳感器。在集成霍爾磁PILZ編碼器研究中,獲得高質(zhì)量的氣隙磁場是其設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重要研究內(nèi)容。首先介紹了兩極氣隙磁場的獲取方法,并對(duì)磁鋼充磁方法進(jìn)行研究,給出了磁鋼充磁后磁場的空間分布圖。進(jìn)一步提出多極氣隙磁場的建立方法,并分析了磁鋼形狀以及材料對(duì)空間磁場分布產(chǎn)生的影響。通過磁場計(jì)算和分析歸納,得出氣隙磁場的特性曲線,為氣隙磁場優(yōu)化提供對(duì)比依據(jù)。在集成霍爾磁PILZ編碼器的實(shí)際生產(chǎn)過程中,由于充磁或機(jī)械加工原因,氣隙磁場和霍爾元器件的位置都是非理想的,都會(huì)對(duì)zui終角位置計(jì)算產(chǎn)生影響。對(duì)各種誤差來源及其影響進(jìn)行分析,包括信號(hào)幅度不平衡誤差、信號(hào)正交性誤差、直流分量誤差、諧波誤差以及磁場過強(qiáng)引起的誤差,并根據(jù)公式推導(dǎo)得出各種條件下角位置計(jì)算誤差數(shù)學(xué)表達(dá)式。針對(duì)誤差產(chǎn)生原因,提出在磁鋼外圍放置同心環(huán)形鐵心的方法進(jìn)行磁場優(yōu)化,并對(duì)此時(shí)磁場空間分布進(jìn)行計(jì)算。對(duì)磁鋼、鐵心和霍爾器件非理想放置時(shí)磁場變化進(jìn)行分析,分析結(jié)果表明,與無鐵心磁場相比,該優(yōu)化方法能夠改善氣隙磁場的質(zhì)量,減小磁鋼安裝不同心、霍爾位置不對(duì)稱等偏差的影響,間接減小了幅值誤差和相位誤差。磁場信息需要通過霍爾器件進(jìn)行檢測,霍爾器件將磁場信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào),進(jìn)一步通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,將數(shù)字量送入微處理器進(jìn)行軸角變換計(jì)算。軸角變換是指根據(jù)兩路正交信號(hào)計(jì)算角位置的方法,分別提出基于反正切法和跟蹤型RDC變換器法的數(shù)字軸角變換方法。同時(shí)對(duì)CORDIC算法進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn),使之適用于集成霍爾磁PILZ編碼器的解碼運(yùn)算。對(duì)集成霍爾磁PILZ編碼器的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,設(shè)計(jì)出一種全新的雙磁鋼復(fù)合磁路結(jié)構(gòu),進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)體積小型化。在計(jì)算角位置信息后,需要將該信息進(jìn)行輸出,不同應(yīng)用場合對(duì)于角位置信息傳遞方式有不同的要求。根據(jù)實(shí)際需要,實(shí)現(xiàn)了多種輸出模式,包括:同步串口信號(hào)、PWM信號(hào)、增量A、B、Z信號(hào)和模擬信號(hào)形式。雙磁鋼復(fù)合磁路結(jié)構(gòu)的集成霍爾磁PILZ編碼器還能夠輸出無刷直流電機(jī)換相信號(hào)。

集成霍爾磁PILZ編碼器的研究 
針對(duì)每種輸出模式,均進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,得出了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和波形,并指出不同信號(hào)模式的集成霍爾磁PILZ編碼器的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。zui后將其應(yīng)用于車載衛(wèi)星天線跟蹤伺服系統(tǒng),實(shí)際應(yīng)用表明,該集成霍爾磁PILZ編碼器具有體積小,精度較高,可靠性高等優(yōu)點(diǎn),適用于不同條件下的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。