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一種用于減少轉角傳感器累加誤差的校驗裝置及其校驗方法與流程

文檔序號:18468434發布日期:2019-08-17 03:00
一種用于減少轉角傳感器累加誤差的校驗裝置及其校驗方法與流程

本發明涉及轉角傳感器計數領域,具體是一種用于減少轉角傳感器累加誤差裝置及其校驗方法。



背景技術:

轉角傳感器,是測量或監控物體轉動角度的傳感器,被廣泛應用到各個領域,例如風力發電機軸轉動角度、汽車方向盤與轉向輪轉動角度、焊接管轉動角度監控、海上平臺定位轉角測量等。目前傳統的轉角傳感器都具有良好的抗噪性能,能有效消除脈沖邊緣振蕩造成的干擾,在測量時能有效提高準確性,但是由于現實工況復雜多變,干擾因素較多,因此傳統的傳感器并不能完全滿足當今時代高精度科技的需求。

采用傳統的轉角傳感器傳統的計數時,當檢測目標快速工作或者反向工作時轉角傳感器可能會產生毛刺、電磁干擾等,或因外部電路誤差以及轉角傳感器磨損等因素,這將會造成脈沖信號丟失、多計數等現象,從而產生計數誤差。例如在方向盤在快速轉動或快速換向過程中產生轉角脈采集沖丟失問題,主要由于方向盤轉動速度過快時方向盤轉角傳感器產生尖刺、電磁干擾等原因導致。因此找到一種能高效、準確、免疫干擾的新型轉角傳感器是減小轉角傳感器計數誤差的關鍵技術。



技術實現要素:

本發明為避免上述現有技術所存在的不足之處,提出一種用于減少轉角傳感器累加誤差的校驗裝置及其校驗方法,以期能實現正交編碼傳感器的高精度,無誤差計數,從而減少脈沖信號丟失、多計數等現象,提高正交編碼轉角傳感器的適用場合和計數能力。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案:

本發明一種用于減少轉角傳感器累加誤差的校驗裝置,是應用于轉向系統中,所述轉向系統是在轉向軸上套裝有轉向管柱,并在所述轉向軸的頂部設置有方向盤,其特點在于,在所述轉向管柱上套裝有轉角傳感器底座,在所述轉向軸上套裝有轉角傳感器信號盤,且所述轉角傳感器信號盤位于所述方向盤與所述轉角傳感器底座之間;

在所述轉角傳感器底座上對稱安裝校驗位A和校驗位B,所述校驗位A和校驗位B均由上部發射端與下部接收端組成的光電式或磁電式信號發射器,且所述上部發射端位于所述轉角傳感器信號盤的上方,所述下部接收端位于所述轉角傳感器信號盤的下方;在所述轉角傳感器信號盤上設置一信號校驗孔,并分別與所述校驗位A和校驗位B的位置對應。

本發明所述的用于減少轉角傳感器累加誤差的校驗裝置的校驗方法的特點是按如下步驟進行:

步驟1、設定所述信號校驗孔轉到所述校驗位A時理論計數脈沖數累計值為fA=n+x×a、所述信號校驗孔轉到所述校驗位B時理論計數脈沖數累計值為fB=m+x×a,其中,a為轉角傳感器單圈脈沖數,x為方向盤轉動圈數;n為校驗位A距方向盤中位的脈沖值個數,m為校驗位B距方向盤中位的脈沖值個數;

步驟2、判斷所述信號校驗孔是否轉到所述校驗位A或校驗位B所對應的位置上,若是,則表示相應校驗位上產生脈沖信號,并執行步驟3;否則,執行步驟2;

步驟3、采集所述信號校驗孔轉到所述校驗位A或校驗位B時的實際計數脈沖值累計值FA或FB,并將采集到的實際計數脈沖數累計值FA與理論計數脈沖數累計值fA或將采集到的實際計數脈沖數累計值FB與理論計數脈沖數累計值fB進行比較,從而得到比較結果;

步驟4、根據所述比較結果,對實際計數脈沖數累計值FA或FB進行相應的修正。

本發明所述的校驗裝置的特點也在于:所述校驗位A的上部發射端與校驗位B的上部發射端上分別設置不同強度的磁片,從而使得所述校驗位A的信號強度與校驗位B的強度不同,以區分校驗位A和校驗位B。

本發明所述的校驗方法的特點也在于:所述步驟1中的理論計數脈沖數累計值fA和fB是按以下方法確定:

將轉角傳感器安裝在方向盤上,設置方向盤中位時轉角傳感器脈沖為0,校驗位A距方向盤中位n個脈沖值,校驗位B距方向盤中位m個脈沖值;

假設轉角傳感器單圈具有a個脈沖數,且n與m相差a/2;則方向盤距離中位轉動x圈時,有fA=n+x×a、fB=m+x×a。

所述步驟4中實際計數脈沖數累計值FA或FB是按以下方法修正:

若所述信號校驗孔轉到所述校驗位A,則:

(1)若FA≠fA,則令FA=fA;

(2)若FA=fA,則不對FA進行修正;

若所述信號校驗孔轉到所述校驗位B,則:

(1)若FB≠fB,則令FB=fB;

(2)若FB=fB,則不對FB進行修正。

與已有技術相比,本發明有益效果體現在:

1、本發明通過對傳統轉角傳感器信號盤上設置在一個信號校驗孔并在轉角傳感器底座上加裝兩個校驗位,信號校驗孔到達校驗位時進行一次校驗來實現,適用性強,無需考慮轉角傳感器內部與外部等因素所造成的誤差,只需對誤差進行逐次清除,從而減少了計數累計誤差,提高了轉角傳感器的精度。

2、本發明適用性強,只需在信號校驗孔到達校驗位時進行一次校驗來清除誤差,即不用考慮轉角傳感器工作時產生毛刺、電磁干擾等影響,也不用考慮因外部電路干擾和轉角傳感器磨損等因素造成的誤差。

3、本發明能有效地減少了計數累計誤差,提高了轉角傳感器的精度,通過校驗規則對轉角傳感器進行校驗,有效地遏制了誤差的累加;并可通過此發明方法將校驗位個數增加,更有效地減少了計數累計誤差,提高了轉角傳感器的精度。

附圖說明

圖1是本發明結構輪廓示意圖;

圖2是本發明轉角傳感器安裝位置圖;

圖中序號:1校驗位A;2校驗位A的上部發射端;3信號校驗孔;4校驗位A的下部接收端;5校驗位B;6校驗位B的上部發射端;7校驗位B的下部接收端;8轉角傳感器信號盤;9轉角傳感器底座;10方向盤;11轉向管柱;12轉向軸。

具體實施方式

本實施例中,一種用于減少轉角傳感器累加誤差的校驗裝置,是在傳統的轉角傳感器基礎上進行改進的,可用于車輛、工程機械等眾多領域。本發明具體是應用于轉向系統中,轉向系統是在轉向軸12上套裝有轉向管柱11,并在轉向軸12的頂部設置有方向盤10,在轉向管柱11上套裝有轉角傳感器底座9,在轉向軸12上套裝有轉角傳感器信號盤8,且轉角傳感器信號盤8位于方向盤10與轉角傳感器底座9之間。且轉角傳感器信號盤8與轉向軸12固定在一起,一起隨方向盤轉動,轉角傳感器底座9與轉向管柱11固定,轉角傳感器信號盤8在轉角傳感器內部,如圖1和圖2所示。

在轉角傳感器底座9上對稱安裝校驗位A1和校驗位B5,校驗位A1和校驗位B5均由上部發射端與下部接收端組成的光電式或磁電式信號發射器,且上部發射端位于轉角傳感器信號盤8的上方,下部接收端位于轉角傳感器信號盤8的下方;在轉角傳感器信號盤8上設置一信號校驗孔3,并分別與校驗位A1和校驗位B5的位置對應。上部發射端與下部接收端處上下位置對應,并與信號校驗孔3相對于轉向軸12的軸線處于同一圓周上。校驗位A1的上部發射端與校驗位B5的上部發射端上分別設置不同強度的磁片,從而使得校驗位A1的信號強度與校驗位B5的強度不同,以區分校驗位A1和校驗位B5。不同的磁片產生不同的磁場信號1和2,下部信號接收端4和7放置磁敏元件,接收到不同磁場強度信號,輸出不同的電壓;當信號校驗孔3未到達校驗位A1和校驗位B5時,校驗位A1和校驗位B5上部發射端2和6發出的磁場信號被信號盤8隔離,下部接收端4和7接收不到上部發射端2和6發出的磁場信號,輸出電壓為0;當信號校驗孔3到達校驗位A1時,校驗位A1上部發射端1發出的磁場信號通過信號校驗孔3傳送至下部接收端4,下部接收端4接收到上部發射端1發出的磁場信號1,輸出電壓為V1;當信號校驗孔3到達校驗位B5時,校驗位B5上部發射端6發出的磁場信號通過信號校驗孔3傳送至下部接收端7,下部接收端7接收到上部發射端6發出的磁場信號2,輸出電壓為V2。

本實施例中,一種用于減少轉角傳感器累加誤差的校驗裝置的校驗方法是按如下步驟進行:

步驟1、設定信號校驗孔3轉到校驗位A1時理論計數脈沖數累計值為fA=n+x×a、信號校驗孔3轉到校驗位B5時理論計數脈沖數累計值為fB=m+x×a,其中,a為轉角傳感器單圈脈沖數,x為方向盤轉動圈數,n為校驗位A1距方向盤中位的脈沖值個數,m為校驗位B5距方向盤中位的脈沖值個數。理論計數脈沖數累計值fA和fB是按以下方法確定:

按照上述各元件位置關系將轉角傳感器安裝至轉向系統中,設置方向盤中位時轉角傳感器脈沖為0,即把方向盤中位時轉角傳感器的位置確定為轉角傳感器的初始位置,校驗位A1距方向盤中位n個脈沖值,校驗位B5距方向盤中位m個脈沖值,此時有fA=n、fB=m。假設轉角傳感器單圈具有a個脈沖數,且n與m相差a/2;則方向盤距離中位轉動x圈時,有fA=n+x×a、fB=m+x×a。

步驟2、判斷信號校驗孔3是否轉到校驗位A1或校驗位B5所對應的位置上,若是,則表示相應校驗位上產生脈沖信號,并執行步驟3;否則,執行步驟2;

步驟3、采集信號校驗孔3轉到校驗位A1或校驗位B5時的實際計數脈沖值累計值FA或FB,并將采集到的實際計數脈沖數累計值FA與理論計數脈沖數累計值fA或將采集到的實際計數脈沖數累計值FB與理論計數脈沖數累計值fB進行比較,從而得到比較結果。

步驟4、根據比較結果,對實際計數脈沖數累計值FA或FB進行相應的修正。其中,實際計數脈沖數累計值FA或FB是按以下方法修正:

若信號校驗孔3轉到校驗位A,則:

(1)若FA≠fA,則令FA=fA;

(2)若FA=fA,則不對FA進行修正;

若信號校驗孔(3)轉到校驗位B,則:

(1)若FB≠fB,則令FB=fB;

(2)若FB=fB,則不對FB進行修正。

實施例:本實施例中,以某型正交編碼式方向盤轉角傳感器為例:

將本發明的減少轉角傳感器累加誤差的校驗裝置及其校驗方法應用于某型正交編碼式方向盤轉角傳感器上,該轉角傳感器為軸承式,單圈具有64個脈沖,且設定順時針旋轉脈沖數增加,逆時針旋轉脈沖數減小,設定n=16、m=48,則初始時理論計數脈沖數累計值fA=16、fB=48。將該正交編碼式方向盤轉角傳感器安裝在某型車輛的方向盤傳動軸上,并將兩路脈沖信號輸入至單邊機與示波器中。將該正交編碼式方向盤轉角傳感器安裝在某型車輛的方向盤傳動軸上,并將兩路脈沖信號與校驗位A、B的脈沖信號輸入至單邊機。

減少轉角傳感器累加誤差的過程如下:

步驟1、將本發明的校驗裝置按照所要求位置安裝至該車輛上,轉角傳感器對所產生的的脈沖信號只進行采集計數,不進行校驗修正,啟動車輛,采集此時校驗位A的脈沖值n=16、校驗位B的脈沖值m=48,即理論計數脈沖數累計值fA=16、fB=48,并記錄此時方向盤位置,方向盤初始位置對應轉向輪中位;

步驟2、轉動方向盤,將方向盤順時針2圈再逆時針轉2圈并回至初始位置,分別得到四個實際計數脈沖數累計值FA和FB,單片機根據fA=n+x×a、fB=m+x×a計算得到所對應的fA、fB,分別為:

第一圈時,所采集得到的實際計數脈沖數累計值FA=15、FB=46,且理論計數脈沖數累計值fA=16、fB=48;

第二圈時所采集得到的FA=81、FB=114,且理論計數脈沖數累計值fA=80、fB=112;

回方向盤至距方向盤中位一圈位置時,所采集得到的實際計數脈沖數累計值FA=82、FB=116,且理論計數脈沖數累計值fA=80、fB=112;

回方向盤至初始位置時,所采集得到的實際計數脈沖數累計值FA=19、FB=52,且理論計數脈沖數累計值fA=16、fB=48;

可知,實際計數脈沖數累計值與理論計數脈沖數累計值不一致,產生累加誤差,且方向盤回至初始位置時,轉向輪不在中位,即產生轉向誤差。

步驟3、利用本發明的校驗方法,轉角傳感器對所產生的的脈沖信號進行校驗修正,重復步驟1和步驟2,分別得到四個實際計數脈沖數累計值FA和FB,單片機根據fA=n+x×a、fB=m+x×a計算得到所對應的fA、fB,分別為:

第一圈時,所采集得到的實際計數脈沖數累計值FA=16、FB=48,且理論計數脈沖數累計值fA=16、fB=48;

第二圈時所采集得到的FA=80、FB=112,且理論計數脈沖數累計值fA=80、fB=112;

回方向盤至距方向盤中位一圈位置時,所采集得到的實際計數脈沖數累計值FA=80、FB=112,且理論計數脈沖數累計值fA=80、fB=112;

回方向盤至初始位置時,所采集得到的實際計數脈沖數累計值FA=16、FB=48,且理論計數脈沖數累計值fA=16、fB=48;

可知,利用本發明的校驗方法對轉角傳感器的實際計數脈沖數累計值進行校驗修正后,實際計數脈沖數累計值與理論計數脈沖數累計值一一對應,累加誤差被清除,且方向盤回至初始位置時,轉向輪位于中位,即對所產生的累加誤差被清除,減少了累加誤差,有利于實現同步轉向。

綜上所述,通過本發明的校驗裝置和校驗方法可減少轉角傳感器累加誤差。

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