CN102878972A

CN102878972A - 智能数字显示角度传感器

Info

Publication number: CN102878972A
Application number: CN2012103405462A
Authority: CN
Inventors: 万晨坤; 黄匡奇; 陆亨立; 马红卫; 范天翔
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明公开了一种智能数字显示角度传感器。该角度传感器包括包括一个高灵敏度角度传感芯片、一个内置的工业微处理器、脉宽调制及控制模块、数字显示器和红外遥控器。其特征在于微处理器连接角度传感器，脉宽调制及控制模块和数字显示器，并无线通信连接红外遥控器。微处理器实时地将信号以脉宽调制信号输出,通过模拟电压输出口、电流输出口和串行通信接口分别输出0-10V、0-5V和±5V三种方式的电压输出、4-20mA电流输出和串行数字通信输出。该三类输出信号均可作为工业控制应用的控制源输入信号；红外遥控器用于非接触方式对该角度传感器的现场应用进行实时控制。本角度传感器可以广泛地应用于纺织，造纸，皮革，线缆及钢铁等领域的多单元同步控制。

Description

智能数字显示角度传感器

技术领域

本发明是涉及一种智能数字显示角度传感器，更具体地说，涉及一种基于角度传感芯片和微处理器的红外智能调控的角度可显示的智能角度传感器。

背景技术

近年来，随着传感技术的猛烈发展，对角度传感器的应用需求不断增大。然而传统的角度传感器大多是霍尔传感器和电位器角度传感器，它们都有着精度低、体积大、不易安装、校准调节困难等缺陷。

针对传统传感器的缺陷，市场上也出现了依靠重力加速度在测量轴上加速度分量的大小来测得角度值的传感器。然而它的精度、角度设定参数都取决于加速度传感器上，在很大程度上，产品出厂后已经定型，不能有效的改变其某些参数值和进行现场标定，这样不利于智能设定和控制。

发明内容

本发明的目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种高精度、数显、可红外智能远程控制式智能数字显示角度传感器。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种智能数字显示角度传感器，包括一个高灵敏度角度传感芯片、一个内置的工业微处理器、脉宽调制及控制模块、数字显示器和红外遥控器。其特征在于所述微处理器连接角度传感器，脉宽调制及控制模块和数字显示器，并无线通信连接红外遥控器；所述脉宽调制及控制模块连接模拟电压输出口、4-20mA电流输出口和串行数字通信接口，所述角度传感器将测得的角度信号以模拟电压的形式输出给微处理器，微处理器通过内置的模数转换器将模拟量以2048级量化并数字化保存，所采集的电压值通过平滑运算、线性校正、温度补偿和精度调整数字处理将角度值转换为对应的数字值。所获得的角度数字值通过数字显示器数码管段选信号直接显示，供现场观察；同时，微处理器实时地将信号以脉宽调制信号输出；通过模拟电压输出口、4-20mA电流输出口和串行通信接口分别输出0-10V、0-5V和±5V三种方式的电压输出、4-20mA电流输出和串行数字通信输出；该三类输出信号均可作为工业控制应用的控制源输入信号；红外遥控器用于非接触方式对该角度传感器的现场应用进行实时控制。

所述的微处理器的型号为16F1936，内含ADC外设，可直接输出数字信号和通过数码管显示角度值，且嵌有红外接收头，接收遥控器红外信号进行相应的参数设置和标定。

所述的脉宽调制模块为PWM信号通过由运放L2908设计的滤波电路，实现有源滤波功能，所得模拟电压信号可作为工业控制信号的输入。

所述的信号转换电路，可将模拟电压信号转换为4mA—20mA的模拟电流信号。

所述的加速度传感器芯片的型号为S60。

所述的红外接收头的型号为HS0038B。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1. 直接轴上连接，抛弃传统链轮链条安装

2. 大角度工作范围，线性跟踪角度变化。有效工作角度0-170°

3. 防水设计，适合可达100%高湿度场合应用

4. 可抗2米跌落冲击，消除安装过程中的损坏风险

5. 利用红外线遥控器操作，可以远距离对其进行设置和标定。操作简单，便宜使用

6. 自动零位计算，不须对中找零位，简化安装和调试难度

7. 四位LED 显示，清晰反映实际工作状态

8. 多输出类型，电压型，电流型，串行通信型。

附图说明

图1是本发明一种智能数字显示角度传感器的结构示意图。

图2是本发明一种智能数字显示角度传感器的遥控器部分按键示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

实施例一：

参见图1,，本智能数字显示角度传感器，包括一个高灵敏度角度传感芯片、一个内置的工业微处理器、脉宽调制及控制模块、数字显示器和红外遥控器。其特征在于所述微处理器连接角度传感器，脉宽调制及控制模块和数字显示器，并无线通信连接红外遥控器；所述脉宽调制及控制模块连接模拟电压输出口、4-20mA电流输出口和串行数字通信接口，所述角度传感器将测得的角度信号以模拟电压的形式输出给微处理器，微处理器通过内置的模数转换器将模拟量以2048级量化并数字化保存，所采集的电压值通过平滑运算、线性校正、温度补偿和精度调整数字处理将角度值转换为对应的数字值。所获得的角度数字值通过数字显示器数码管段选信号直接显示，供现场观察；同时，微处理器实时地将信号以脉宽调制信号输出；通过模拟电压输出口、4-20mA电流输出口和串行通信接口分别输出0-10V、0-5V和±5V三种方式的电压输出、4-20mA电流输和串行数字通信输出；该三类输出信号均可作为工业控制应用的控制源输入信号；红外遥控器用于非接触方式对该角度传感器的现场应用进行实时控制。

实施例二：

本智能数字显示角度传感器的系统结构如图1所示，主要包括包括一高灵敏度角度传感芯片、一内置的工业微处理器、脉宽调制及控制模块、信号转换模块和红外遥控手持端。角度传感器将测得的角度信号以模拟电压的形式输出给微处理器，微处理器通过内置的模数转换器(ADC)将模拟量以2048级量化并数字化保存，所采集的电压值通过平滑运算、线性校正、温度补偿、精度调整等数字处理将角度值转换为对应的数字值。所获得的角度数字值通过数码管段选信号直接显示，供现场观察；同时，实时地将信号以脉宽调制(PWM)信号输出。传感器的输出有三类选择：0-10V、0-5V和±5V等三种方式的电压输出，4-20mA电流输出，和串行数字通信输出。三类输出信号均可作为工业控制应用的控制源输入信号。红外控制器用于非接触方式对该角度传感器的现场应用进行实时控制。该角度传感器的智能性表现在传感器的工作状态等14项指标30项参数进行现场标定和选择，14项指标为：模拟输出、越位报警、越位报警延时、显示滤波、模拟输出滤波、显示模式、输出极性变换、角度测量量程调整、密码、输出类型、设备版本、出厂值恢复、同步功能选择、同步方式时的角度调整量控制。

所有的模式选择和参数标定都能通过红外遥控器进行远程智能控制如图2所示，角度的极限位置和LED 的显示关系都可通过遥控器来进行标定。通过遥控器9个键，可以完成对此智能角度传感器的初步标定。九个键的具体功能为：

CAL 进入参数设置状态

RUN 进入工作状态

ENT 确认

>> 选择参数增加

<< 选择参数减少

ESC 退回

MIN SET 锁定最小位置

MAX SET 锁定最大位置

SIGN 变换显示极性

本角度传感器可以广泛地应用于纺织，造纸，皮革，线缆及钢铁等领域的多单元同步控制。

本发明中涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种智能数字显示角度传感器，包括一个高灵敏度角度传感芯片（1）、一个内置的工业微处理器（3）、脉宽调制及控制模块（4）、数字显示器（5）和红外遥控器（2）；其特征在于所述微处理器（3）连接角度传感器（1），脉宽调制及控制模块（4）和数字显示器（5），并无线通信连接红外遥控器（2）；所述脉宽调制及控制模块（4）连接模拟电压输出口（6）、4-20mA电流输出口（7）和串行数字通信接口（8），所述角度传感器（1）将测得的角度信号以模拟电压的形式输出给微处理器（3），微处理器（3）通过内置的模数转换器将模拟量以2048级量化并数字化保存，所采集的电压值通过平滑运算、线性校正、温度补偿和精度调整数字处理将角度值转换为对应的数字值；所获得的角度数字值通过数字显示器（5）数码管段选信号直接显示，供现场观察；同时，微处理器（3）实时地将信号以脉宽调制信号输出；通过模拟电压输出口（6）、4-20mA电流输出口（7）和串行通信接口（8）分别输出0-10V、0-5V和±5V三种方式的电压输出、4-20mA电流输出和串行数字通信输出；该三类输出信号均可作为工业控制应用的控制源输入信号；红外遥控器（2）用于非接触方式对该角度传感器的现场应用进行实时控制。

2.如权利要求1所述智能数字显示角度传感器，其特征在于其工作状态的14项指标30项参数可由现场标定和选择，14项指标为：模拟输出、越位报警、越位报警延时、显示滤波、模拟输出滤波、显示模式、输出极性变换、角度测量量程调整、密码、输出类型、设备版本、出厂值恢复、同步功能选择、同步方式时的角度调整量控制。

3.如权利要求1所述智能数字显示角度传感器，其特征在于其模拟角度信号直接输入微处理器，用内部的ADC数字量化并进行相关的处理。

4.如权利要求1所述智能数字显示角度传感器，其特征在于将数字信号通过脉宽调制的方法输出，并实现模拟信号输出。

5.如权利要求1所述智能数字显示角度传感器，其特征在于可通过红外遥控方式实现现场参数标定和选择。