高精度多對(duì)極磁電式編碼器研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步，角位移傳感器應(yīng)用越來(lái)越廣泛。光刻技術(shù)的快速發(fā)展及光電編碼器價(jià)格降低加速了光電編碼器在工控系統(tǒng)中的應(yīng)用，光電編碼器因?yàn)榫哂辛己玫姆直媛屎途榷艿饺藗兊那嗖A，相比之下磁電編碼器分辨率和精度相對(duì)較低，許多場(chǎng)合下不能滿足當(dāng)前控制系統(tǒng)的高精度要求，但是磁電式編碼器以其非接觸的工作方式，耐油污，不易受結(jié)露環(huán)境影響及良好的抗振性等優(yōu)點(diǎn)，在惡劣環(huán)境中仍然得到廣泛的應(yīng)用，為提高磁電式編碼器分辨率及精度，本文采用標(biāo)定查表算法，研制一款高精

2、度的四對(duì)極磁電式編碼器。
　　本課題首先分析新型單對(duì)極磁電式編碼器安裝偏差引起的角度誤差，并且為解決安裝偏差的影響，提出了采用標(biāo)定原理設(shè)計(jì)編碼器，有效避免制造及安裝誤差對(duì)編碼器精度的影響。針對(duì)基于信號(hào)細(xì)分原理的磁電式編碼器，分析了磁場(chǎng)信號(hào)非線性對(duì)提高編碼器分辨率的限制，提出了采用多相信號(hào)分區(qū)間查表的信號(hào)處理方式，既降低了信號(hào)處理對(duì)微處理器的要求，又克服了信號(hào)非線性對(duì)提高編碼器分辨率的限制。為解決信號(hào)噪聲對(duì)編碼器精度的影響，提出了雙

3、磁鋼結(jié)構(gòu)的多對(duì)極磁電式編碼器。
　　為確定編碼磁鋼的設(shè)計(jì)方法，分析了編碼磁鋼磁極分布序列特點(diǎn)，并且深入研究編碼理論中的偽隨機(jī)序列，針對(duì)細(xì)分磁鋼周期數(shù)為2n-1，2n及在2n-1，2n-1之間時(shí)，分別提出了利用m序列，M序列，及截?cái)鄊序列來(lái)設(shè)計(jì)編碼磁鋼，并詳細(xì)描述了m序列，M序列，及截?cái)鄊序列產(chǎn)生方法，設(shè)計(jì)了四對(duì)極編碼器的編碼磁鋼。
　　在樣機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，提出三種信號(hào)發(fā)生方案，采用有限元軟件ANSYS對(duì)三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，從存在

4、干擾，磁屑積累對(duì)產(chǎn)生信號(hào)的影響方面進(jìn)行比較，確定最優(yōu)的信號(hào)發(fā)生方案。以32位微處理器μPD70F3452為核心設(shè)計(jì)了編碼器的信號(hào)處理電路，軟件上采用低通濾波去除噪聲，并設(shè)計(jì)了絕對(duì)角度計(jì)算程序。
　　本課題研制了四對(duì)極編碼器樣機(jī)，采用最小二乘法設(shè)計(jì)制表程序，對(duì)編碼器進(jìn)行標(biāo)定，并采用長(zhǎng)春禹衡的15位光電編碼器對(duì)樣機(jī)進(jìn)行分辨率及精度檢測(cè)，樣機(jī)實(shí)現(xiàn)了分辨率為±1.3′，精度為±3′的絕對(duì)式角位移檢測(cè)。為推進(jìn)編碼器的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化，本課題對(duì)誤差