一種基於電磁式的雙軸角度感測器

2021-10-04 09:16:05 字數 815 閱讀 2216

高精度雙軸角度感測器廣泛應用於汽車、機械、航空、航天、航海、工業自動化等領域。它主要分為接觸式和非接觸式兩種,由於接觸式的角度感測器隨著使用時間的增長,會存在機械磨損、精度降低、經常維修甚至更換新裝置等缺點,這不僅提高了生產成本還容易使被測裝置的質量沒保證,而非接觸式角度感測器則克服了這些缺點。常用的非接觸式角度感測器有光電式和磁電式的。光電式的雖然精度比磁電式的高,但對環境要求苛刻、抗震性也較差,因此也就不適用於環境較複雜的工業場所。正是基於這些問題,設計一種基於磁電式的角度感測器,它具有成本低廉,抗干擾性高,分辨力在0.5° 以內等優點。

2.系統總體設計原理

整個系統有四部分組成,分別為電源模組,磁感測器訊號採集模組、微處理器模組、訊號輸出模組。

磁感測器訊號採集模組主要通過整合有雙軸霍爾元件的整合晶元感知角度的變化,並以模擬訊號或數碼訊號方式輸出到微處理器中,經過一定的編碼和解碼,由微處理器輸出工業用的電壓或電流訊號,或者以串列埠通訊方式輸出數碼訊號。可以輸出與晶元表面平行的磁場相對應的角度位置資訊,並以spi的序列通訊方式輸出數碼訊號,省去了a/d轉換電路,這極大的減小了系統設計的複雜度。微處理模組選一款小體積、低成本、低功耗和較多外部介面的16位微處理器。

3.機械結構設計

角度感測器的機械結構主要有三部分組成,分別為旋轉軸、磁鐵和檢測電路。旋轉軸、磁鐵和感測器位置的機械偏差將決定系統測量的精確度。輸出曲線,機械誤差可以導致附加的電壓偏移、相位偏移、幅度變化以及非線性誤差等。磁鐵到感測器軸距的下限由飽和效應(電氣或磁場)所決定,上限由訊雜比、訊號與偏移電壓的比例來決定。

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