發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 12:11

　　 編碼器是閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的位置反饋元件,對(duì)伺服系統(tǒng)中電機(jī)的控制性能有著重要的影響。磁編碼器具有高響應(yīng)性、抗震等級(jí)高、防油污等特點(diǎn)。然而其具有分辨率不高,要求充磁精度高、成本高等缺點(diǎn),難以滿足高速高精低成本的運(yùn)動(dòng)反饋需求,本文針對(duì)伺服電機(jī)和高速主軸電機(jī)位置和速度反饋的需求,設(shè)計(jì)了一款基于磁阻效應(yīng)的新型齒輪編碼器。基于編碼器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),結(jié)合高速主軸電機(jī)位置和速度反饋的需求,研究了半導(dǎo)體磁阻效應(yīng),進(jìn)行了關(guān)鍵芯片選型,設(shè)計(jì)了一種新型背磁式結(jié)構(gòu)的磁編碼器─齒輪編碼器,分析了齒輪編碼器設(shè)計(jì)方案的可行性。研究了編碼器糾偏技術(shù)和細(xì)分技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。分析了齒輪編碼器磁源信號(hào)可能存在的直流誤差、幅值誤差、相位誤差,研究了減小這些誤差的方法和途徑,提出了一種改進(jìn)型的基于乘法倍頻及移相原理進(jìn)行相位誤差補(bǔ)償?shù)姆椒�。針�?duì)高倍細(xì)分需求,研究了基于CORDIC算法的反正切細(xì)分方法和閉環(huán)跟蹤細(xì)分方法,搭建了閉環(huán)跟蹤細(xì)分算法仿真模型,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性。提出了一種CORDIC算法加速計(jì)算反正切的方法,驗(yàn)證了該方法的可行性。完成了齒輪編碼器讀頭的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),分析了編碼器的各種輸入輸出接口。搭建了齒輪編碼器測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了齒輪編碼器功能測(cè)試和應(yīng)用測(cè)試。結(jié)果表明,本文開發(fā)的齒輪編碼器達(dá)到了預(yù)期設(shè)定的目標(biāo),可以滿足伺服電機(jī)和高速主軸電機(jī)位置反饋的需求。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH132.41
【部分圖文】：

用的大多是 GMR 磁阻元件。奧地利感應(yīng)元件，典型代表有 AS5040，日本應(yīng)元件，典型代表有 AK7451，MS004正算法對(duì)相位誤差進(jìn)行補(bǔ)償[14]，但是沒借助強(qiáng)大的上位機(jī)軟件測(cè)量和分析直流的修正值寫入數(shù)字電路寄存器，這種良好。入和完善，用相關(guān)技術(shù)研發(fā)的產(chǎn)品也年推出了齒輪編碼器 GEL2444K，單款示。雖然國(guó)外已有相關(guān)產(chǎn)品推向市場(chǎng)，打破這種技術(shù)封鎖，必須走自主研發(fā)重要。

消耗電流 60mA 60mA輸出信號(hào) 差分模擬輸出（1vpp） TTL(RS422)最大相偏移 90 10° 90 15°最高響應(yīng)頻率 150kHz 500kHz齒隙 0.15±0.03mm 0.15±0.03mm耐震性 10G 10G防護(hù)等級(jí) IP68 IP68齒輪編碼器一般分為旋波輸出和方波輸出，旋波輸出就是輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)的差分正余弦模擬信號(hào)以及零位參考模擬信號(hào)，波形如圖 2.2 所示，圖中只標(biāo)識(shí)了單邊信號(hào)；其中幅值 M 為 500Mv, Vpz 為 0.6-1V,直流偏置 offset 為 2.5V,相位差 phase 為 90度。方波輸出是輸出信號(hào)為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ABZ 差分脈沖輸出，具體波形如圖 2.3 所示。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文術(shù)研究應(yīng)用情況下，齒輪編碼器磁源信號(hào)往往帶有直流誤差、幅值誤差誤差，這種帶有誤差的信號(hào)一般不能直接使用，如果需要高倍細(xì)誤差嚴(yán)重的制約著細(xì)分倍數(shù)的提高，通常情況下，需要對(duì)這些帶處理，本文將減小這三種誤差的方法和途徑稱為信號(hào)糾偏，下面小直流誤差、幅值誤差、相位誤差方法和途徑，達(dá)到糾偏的目的制的目標(biāo)輸出信號(hào)效果如圖 3.13 所示，Lissajou 圖形應(yīng)為接近標(biāo)準(zhǔn)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2891398