磁编码器在无刷电机位置检测的应用

2018-10-19沙凯旋唐博恒

科学与财富 2018年27期

沙凯旋唐博恒

摘要：本文采用了磁编码器作为无刷直流电机位置传感器，介绍了其工作原理和输出模式，以及相应的电机转子位置测量的几种方法。最后给出了基与AVR的无刷直流电机转子位置单元的实现，实验表明，该方案具有良好的精确度及可靠性。

关键词：磁编码器；无刷直流电机；位置检测；

1 引言

由于无刷电机既具备交流电机的结构简单、运行可靠、运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等优点，在工业领域应用日益普及。无刷直流电机需要精确的转子磁极位置和准确的速度反馈进行控制，本文应用一种新型磁编码器来实现对无刷直流电机转子位置的检测，介绍了相应的检测方法。

2磁编码器

AS5048是一款易于使用、具有14位高分辨率输出的360°位置传感器。假设通过外部微控制器进行线性化和平均化处理，系统最大精度可达0.05°。该 IC 包含霍尔传感器、模数转换器和数字信号处理功能，可测量磁铁旋转角度的绝对位置。AS5048为微控制器提供绝对角度测量。信号输出主要有PWM模式以及SPI通讯。

该编码器工作原理：在 AS5048A芯片中心上方安装一双极磁铁，只要磁铁旋转，AS5048A 相应的输出口会有信号输出。

3基于磁编码器检测电机转子位置检测

3.1同步串行接口（SPI）绝对位置输出

SPI接口能够读/写访问寄存器块，并可兼容于标准的微控制器接口。该AS5048A然后读取的数字值MOSI（主从机输入）与输入的每一个下降沿CLK并写上其MISO（主从机输出）的上升沿输出。16个时钟周期后CSN已被设置回高电平，以重置接口内核的某些部分.

3.2 PWM绝对位置输出

AS5048提供一个脉冲宽度调制输出（PWM），其占空比正比于所测量的角度。该PWM频率被内部修剪成的精度在整个温度范围内的10%。这种宽容可以取消通过测量整个占空比。

4基于AVR转子位置的实现

测试磁编码器功能时，通过AVR采集编码器的转子位置信号，通过二阶滤波电路可得到PWM信号表示不同电机转子位置，角度与输出电压具有良好的线性度。

参考文献：

[1]王爽，李铁才，王治国.基于 CORDIC 算法的高分辨率磁编码器设计[J].微电机，2009，42（8）： 1-5.

[2]郝双晖，刘勇，刘杰，等.基于查表原理的单对磁极编码器研制[J].中国电机工程学报，2006，26（19）：165-168.

[3]叶平，孙汉旭，贾庆轩，等.磁编码器在直流无刷电机换相与控制中的应用[J].仪表技术与传感器，2007（1）：37-41.