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PILZ磁皮爾茲編碼器的智能化
PILZ磁編碼器是一種新型以磁敏感元件為基礎(chǔ)的檢測裝置，相對于光電編碼器，它具有許多優(yōu)點(diǎn)，轉(zhuǎn)速高、可靠性高、抗震動等級高、抗干擾能力強(qiáng)；惡劣環(huán)境下適應(yīng)能力強(qiáng)，防塵、防油；整體結(jié)構(gòu)簡單，安裝簡易、可靠；調(diào)試方便，易于小型化且價格低廉。因此，PILZ磁編碼器具備很大的市場潛力，未來將在許多領(lǐng)域代替光電編碼器。

PILZ磁皮爾茲編碼器的智能化
PILZ磁編碼器性能主要取決于磁傳感元件的性能以及磁柵的充磁技術(shù)。由于采用高分辨率磁柵的編碼器制作工藝比較復(fù)雜、開發(fā)費(fèi)用高，體積相對大；而采用單對磁極磁柵的PILZ磁編碼器，需要進(jìn)行高倍電子細(xì)分，在外界擾動下容易產(chǎn)生較大的角度誤差，導(dǎo)致精度變低。因此，本論文研究一種采用具有固定的低細(xì)分倍數(shù)集成霍爾芯片和低分辨率磁柵（50極磁場）的方法，來解決以上矛盾。在磁場分布方面，基于靜態(tài)磁場理論，建立了理想情況下多極式磁柵的磁場分布模型，通過使用Ansys12.0軟件對磁柵上的磁場分布進(jìn)行了實(shí)物仿真計(jì)算，獲得了磁場三維分布圖以及芯片檢測位置的磁場強(qiáng)度變化情況。通過以上兩種方式的理論研究，用于指導(dǎo)信號發(fā)生部分的設(shè)計(jì)和檢測結(jié)構(gòu)的安裝定位設(shè)計(jì)。磁柵磁場的質(zhì)量和分布決定了信號發(fā)生部分產(chǎn)生的模擬量信號的質(zhì)量，它的優(yōu)劣對編碼器的精度和信號處理的難度影響很大；信號處理部分能否在電機(jī)高速轉(zhuǎn)動下實(shí)現(xiàn)快速、精確的位置信息解算，決定了編碼器的性能好壞。所以本文將圍繞磁柵上的磁場分布和磁柵加工、安裝會帶來的誤差進(jìn)行分析。磁場信號檢測芯片采用奧地利為電子的AS5306芯片，該芯片具有固定的細(xì)分倍數(shù)，每對磁極產(chǎn)生40個脈沖。PILZ磁編碼器使用線性霍爾元件作為主體，結(jié)構(gòu)簡單，易實(shí)現(xiàn)微型化，適應(yīng)惡劣環(huán)境能力強(qiáng)。實(shí)際應(yīng)用中，PILZ磁編碼器的分辨率和精度除受制于線性霍爾元件的精度外，也與AD采樣精度、PILZ磁編碼器算法有密切關(guān)系。在分析比較PILZ磁編碼器的幾種實(shí)現(xiàn)算法的基礎(chǔ)上，給出了高精度的實(shí)現(xiàn)方案，在使用10 b it AD的基礎(chǔ)上，可達(dá)到超過0.1°的分辨率。所研究的智能化PILZ磁編碼器是對于轉(zhuǎn)動物體的位置、角速度進(jìn)行高精度測量的一類傳感器，它可以把轉(zhuǎn)動物體的位置和角速度信息轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，供二次儀表使用。 本文首先介紹了InSb磁敏效應(yīng)的基本原理，對編碼器磁鼓的外圍磁場進(jìn)行了計(jì)算分析，分析了磁鼓與磁頭間隙對磁頭輸出信號的影響，分析了磁鼓轉(zhuǎn)速對磁頭輸出信號幅度的影響，并根據(jù)這些計(jì)算和試驗(yàn)分析，設(shè)計(jì)了PILZ磁編碼器的結(jié)構(gòu)。對PILZ磁編碼器的信號處理電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了磁頭的放大比較電路、單片機(jī)信號采集電路和D／A轉(zhuǎn)換電路，設(shè)計(jì)了單片機(jī)信號采集和D／A部分的程序，使編碼器能在輸出數(shù)字信號的同時輸出與數(shù)字信號一一對應(yīng)的模擬信號。對編碼器的各項(xiàng)性能進(jìn)行了測試，結(jié)果表明：（1）智能化PILZ磁編碼器達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，能同時輸出準(zhǔn)確的數(shù)字信號和模擬信號。（2）該智能化PILZ磁編碼器能夠在-10℃～70℃正常工作，信號輸出穩(wěn)定準(zhǔn)確，解決了半導(dǎo)體銻化銦磁敏電阻溫度特性差的問題。（3）該智能化PILZ磁編碼器能夠長時間穩(wěn)定工作，有實(shí)際應(yīng)用價值。（4）通過和現(xiàn)有的角度傳感器比較，該智能化PILZ磁編碼器具有溫度穩(wěn)定性好，輸出模擬信號的線性度好，靈敏度靈活可調(diào)，可以作為一種新型的角度傳感器在工業(yè)控制中使用。

PILZ磁皮爾茲編碼器的智能化
由于加工安裝時存在偏差，會造成磁柵檢測極距的變化，在不嚴(yán)重的情況下，該芯片也能夠抑制這些誤差， zui終，本文在理論分析與仿真的基礎(chǔ)上研制了一臺微型、高速化的復(fù)合式PILZ磁編碼器，通過測試編碼器的頻響，研制的PILZ磁編碼器達(dá)到了項(xiàng)目一定的性能指標(biāo)要求，并且具有體積小、速度快、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。