[發(fā)明專利]一種組合敏感元件高精度傾斜角傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410361590.0
• 申請(qǐng)日: 2014-07-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104165620B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田躍;張波;孫明明;張一;裴屹杰;李杰;馬星橋;邱宏;翟穎;張珂;沈冰陽(yáng);曹子坤;韓婷婷;陳嘉卉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué);北京天海科科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): G01C9/00
• 分類號(hào): G01C9/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司11237
• 代理人: 張仲波

1.一種組合敏感元件高精度傾斜角傳感器，其特征在于：包括工裝模塊(1)、傳感器外殼(2)、敏感元件芯片(3)、信號(hào)處理電路模塊(4)、電源管理濾波電路(5)、微處理器(6)、數(shù)字量輸出模塊(7)；通過(guò)工裝模塊(1)的設(shè)計(jì)，將2個(gè)以上測(cè)量范圍小于±90°的70％以下的小量程集成傾斜角敏感元件芯片(3)，依位置關(guān)系固定在工裝模塊(1)上；當(dāng)工裝模塊固定并隨傳感器外殼(2)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，信號(hào)處理電路模塊(4)上的微處理器(6)根據(jù)傳感器外殼(2)相對(duì)水平面傾斜角度的變化，采集相應(yīng)的多個(gè)敏感元件芯片(3)的信號(hào)進(jìn)行程序化處理，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大整體傾斜角傳感器測(cè)量范圍的目的；電源管理和濾波電路(5)對(duì)傾斜角敏感元件芯片提供標(biāo)準(zhǔn)化穩(wěn)定的供電電源，并對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行高頻濾波；

信號(hào)處理電路模塊(4)上的數(shù)字量輸出模塊(7)將實(shí)時(shí)傾斜角度信息以二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制、格雷碼數(shù)據(jù)格式通過(guò)SPI、SSI、RS-232、RS422、RS-485、CAN總線、LIN總線通信方式發(fā)送輸出電信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種組合敏感元件高精度傾斜角傳感器，其特征在于工裝模塊(1)根據(jù)傾斜角敏感元件芯片(3)的分辨率、或滿足線性度精度要求，或滿足測(cè)量精度要求，相對(duì)水平零點(diǎn)位置的測(cè)量范圍為±θ角度；工裝模塊(1)的設(shè)計(jì)第一斜面與水平面夾角為根據(jù)“量程和精度”選用的敏感元件芯片全量程的一半，α＝θ角；工裝模塊的第二斜面與水平面的夾角β＝3×θ；采用三個(gè)敏感元件芯片，第三個(gè)斜面與水平面的夾角γ＝5×θ，依次類推，第N個(gè)斜面與水平面的夾角(2N-1)×θ；當(dāng)傾斜角傳感器按指定方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，多個(gè)小量程高分辨率敏感元件依次進(jìn)入測(cè)量量程，微處理器對(duì)各個(gè)敏感元件測(cè)量的各自區(qū)間及分界點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，線性度較準(zhǔn)，溫度補(bǔ)償處理，經(jīng)后續(xù)集成電路對(duì)角度信號(hào)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種組合敏感元件高精度傾斜角傳感器，其特征在于：信號(hào)處理電路模塊(4)上增加LED，LCD，OLED，彩色液晶顯示模塊(8)，構(gòu)成帶讀數(shù)顯示的高精度傾斜角傳感器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種組合敏感元件高精度傾斜角傳感器，其特征在于：信號(hào)處理電路模塊(4)上增加繼電器及驅(qū)動(dòng)電路模塊(9)，將微處理器(6)處理后的數(shù)字信號(hào)，增加上下限報(bào)警邏輯判斷，電路中設(shè)置1～4個(gè)繼電器或數(shù)字開(kāi)關(guān)電路，實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警功能。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種組合敏感元件高精度傾斜角傳感器，其特征在于：信號(hào)處理電路模塊(4)上增加DAC轉(zhuǎn)換電路(10)，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為0～5V、0～10V、±5V、±10V、4～20mA，0～20mA模擬信號(hào)輸出。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種組合敏感元件高精度傾斜角傳感器，其特征在于：信號(hào)處理電路模塊(4)上增加無(wú)線發(fā)射模塊(11)，將實(shí)時(shí)傾斜角信息以無(wú)線形式發(fā)送至接收單元，構(gòu)成具有無(wú)線通訊功能的高精度傾斜角傳感器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種組合敏感元件高精度傾斜角傳感器，其特征在于：將兩個(gè)工裝模塊(1)垂直放置，實(shí)現(xiàn)二維X-Y平面兩個(gè)方向大量程高精度的測(cè)量。