[發(fā)明專利]基于干簧管和霍爾技術(shù)的長(zhǎng)度角度傳感器及測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010874205.8
• 申請(qǐng)日: 2020-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN111928772A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀輝;張啟亮;姜麗萍;郭輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇徐工信息技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01B7/30
• 分類號(hào): G01B7/30
• 代理公司: 徐州市三聯(lián)專利事務(wù)所 32220
• 代理人: 陳帥

本發(fā)明提出一種基于干簧管和霍爾技術(shù)的長(zhǎng)度角度傳感器及其測(cè)量方法，包括轉(zhuǎn)軸、干簧管模塊、霍爾模塊、磁芯、旋轉(zhuǎn)磁鐵和水平傾角傳感器；所述的干簧管模塊包括若干個(gè)按圓周均勻防止的干簧管，所述的旋轉(zhuǎn)磁鐵放置在與干簧管同心同半徑的圓周上；所述的旋轉(zhuǎn)磁鐵放置在長(zhǎng)度角度傳感器轉(zhuǎn)軸上，隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；所述的霍爾模塊包括霍爾芯片，所述的霍爾芯片設(shè)置在轉(zhuǎn)軸側(cè)面，所述的磁芯固定在長(zhǎng)度角度傳感器的轉(zhuǎn)軸的軸心，隨軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，本發(fā)明根據(jù)磁鐵的磁場(chǎng)變化，計(jì)算出轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，同樣可以根據(jù)磁鐵的正反轉(zhuǎn)區(qū)分出測(cè)長(zhǎng)線的增減通過(guò)磁場(chǎng)感應(yīng)的方式完成機(jī)械到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，從而降低故障率，提高傳感器設(shè)備的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種基于干簧管和霍爾技術(shù)的長(zhǎng)度角度傳感器及測(cè)量方法，能夠應(yīng)用于起重機(jī)伸縮臂架長(zhǎng)度和角度的測(cè)量。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的起重機(jī)伸縮臂架長(zhǎng)度和角度的測(cè)量都是使用電位計(jì)式長(zhǎng)度角度傳感器實(shí)現(xiàn)，因電位計(jì)需要轉(zhuǎn)軸連接轉(zhuǎn)動(dòng)，因其接觸性，導(dǎo)致電位計(jì)式長(zhǎng)度角度傳感器的故障率很高，使用壽命短。本發(fā)明采用干簧管和霍爾技術(shù)，正是利用其非接觸性、高可靠性、精度高等特點(diǎn)，通過(guò)磁場(chǎng)感應(yīng)的方式完成機(jī)械到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，從而降低故障率，提高傳感器設(shè)備的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于干簧管和霍爾技術(shù)的長(zhǎng)度角度傳感器及測(cè)量方法，能夠通過(guò)磁場(chǎng)感應(yīng)的方式完成機(jī)械到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，從而降低故障率，提高傳感器設(shè)備的使用壽命。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種基于干簧管和霍爾技術(shù)的長(zhǎng)度角度傳感器；包括轉(zhuǎn)軸、干簧管模塊、霍爾模塊、磁芯、旋轉(zhuǎn)磁鐵和水平傾角傳感器；所述的干簧管模塊包括若干個(gè)按圓周均勻防止的干簧管，所述的旋轉(zhuǎn)磁鐵放置在與干簧管同心同半徑的圓周上；所述的旋轉(zhuǎn)磁鐵放置在長(zhǎng)度角度傳感器轉(zhuǎn)軸上，隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；

所述的霍爾模塊包括霍爾芯片，所述的霍爾芯片設(shè)置在轉(zhuǎn)軸側(cè)面，所述的磁芯固定在長(zhǎng)度角度傳感器的轉(zhuǎn)軸的軸心，隨軸心轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述的干簧管采用常閉型，額定靈敏度為20，旋轉(zhuǎn)磁鐵采用SmCo材料，轉(zhuǎn)軸半徑為10mm，旋轉(zhuǎn)磁鐵固定在轉(zhuǎn)軸邊緣，干簧管按圓周均勻布置在轉(zhuǎn)軸外圍。

優(yōu)選的，所述的霍爾芯片采用雙軸或三軸霍爾芯片，磁芯采用SmCo材料。

一種基于干簧管和霍爾技術(shù)的長(zhǎng)度角度傳感器的測(cè)量方法，包括轉(zhuǎn)軸、干簧管、霍爾芯片、磁芯、旋轉(zhuǎn)磁鐵和水平傾角傳感器，其特征在于：包括以下步驟：

S1：給若干個(gè)干簧管按順序編號(hào)，將干簧管以開關(guān)量的方式接入MCU引腳，旋轉(zhuǎn)磁鐵隨轉(zhuǎn)軸順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，干簧管分別按順序被激發(fā)為高電平，從而判斷被測(cè)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；根據(jù)干簧管高電平循環(huán)次數(shù)得出轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，根據(jù)被測(cè)轉(zhuǎn)軸的半徑和圈數(shù)即可測(cè)出長(zhǎng)度；

S2：在長(zhǎng)度角度傳感器的轉(zhuǎn)軸軸心處放置磁芯，將霍爾芯片以模擬量接入MCU引腳，將霍爾芯片放置在轉(zhuǎn)軸一側(cè)，磁芯隨轉(zhuǎn)軸軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，每旋轉(zhuǎn)一周，霍爾芯片感應(yīng)磁場(chǎng)變化輸出相應(yīng)的電位變化，MCU根據(jù)霍爾芯片的電位變化和信號(hào)循環(huán)次數(shù)判斷轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，根據(jù)被測(cè)轉(zhuǎn)軸的半徑和圈數(shù)即可測(cè)出長(zhǎng)度；

S3：將S1和S2中測(cè)得的長(zhǎng)度取平均值，用于提高測(cè)量精度；

S4：水平傾角傳感器用于測(cè)量被測(cè)物的角度變化。

優(yōu)選的，所述步驟S3中，若步驟S1或S2中取得的數(shù)據(jù)為0時(shí)，系統(tǒng)判斷該模塊出現(xiàn)故障，將不再對(duì)數(shù)據(jù)取平均，以另一模塊的數(shù)據(jù)為輸出值，同時(shí)對(duì)故障模塊報(bào)警。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明能夠通過(guò)磁場(chǎng)感應(yīng)的方式完成機(jī)械到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，從而降低故障率，提高傳感器設(shè)備的使用壽命；本發(fā)明采用干簧管和霍爾技術(shù)冗余設(shè)計(jì)，提高測(cè)量精度和系統(tǒng)抗干擾能力。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的干簧管與旋轉(zhuǎn)磁鐵相對(duì)位置示意圖；