高精度多對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)用越來越廣泛。光刻技術(shù)的快速發(fā)展及光電編碼器價格降低加速了光電編碼器在工控系統(tǒng)中的應(yīng)用，光電編碼器因為具有良好的分辨率和精度而受到人們的青睞，相比之下磁電編碼器分辨率和精度相對較低，許多場合下不能滿足當(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、度的四對極磁電式編碼器。
　　本課題首先分析新型單對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)計編碼器，有效避免制造及安裝誤差對編碼器精度的影響。針對基于信號細(xì)分原理的磁電式編碼器，分析了磁場信號非線性對提高編碼器分辨率的限制，提出了采用多相信號分區(qū)間查表的信號處理方式，既降低了信號處理對微處理器的要求，又克服了信號非線性對提高編碼器分辨率的限制。為解決信號噪聲對編碼器精度的影響，提出了雙

3、磁鋼結(jié)構(gòu)的多對極磁電式編碼器。
　　為確定編碼磁鋼的設(shè)計方法，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，針對細(xì)分磁鋼周期數(shù)為2n-1，2n及在2n-1，2n-1之間時，分別提出了利用m序列，M序列，及截斷m序列來設(shè)計編碼磁鋼，并詳細(xì)描述了m序列，M序列，及截斷m序列產(chǎn)生方法，設(shè)計了四對極編碼器的編碼磁鋼。
　　在樣機(jī)設(shè)計過程中，提出三種信號發(fā)生方案，采用有限元軟件ANSYS對三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，從存在

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