CN112729100A - 一种旋变式角度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旋变式角度传感器，包括旋转轴、磁体和检测器，检测器内设置有检测电路，旋转轴、磁体和检测器轴心位于同一直线；检测电路中设置有MLX90316芯片，MLX90316芯片将磁场的变化转换为角度信息。本发明的有益效果是提供一种基于磁电式的角度传感器，特点是成本低、抗干扰性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗干扰的角度传感器领域，特别涉及一种旋变式角度传感器。
背景技术
角度传感器广泛应用于汽车、机械、航空、航天、航海、工业自动化等领域。它主要分为接触式和非接触式两种，由于接触式的角度传感器随着使用时间的增长，会存在机械磨损、精度降低、经常维修甚至更换新设备等缺点，这不仅提高了生产成本还容易使被测设备的质量没保证，而非接触式角度传感器则克服了这些缺点。常用的非接触式角度传感器有光电式和磁电式的。光电式的虽然精度比磁电式的高，但对环境要求苛刻、抗震性也较差，因此也就不适用于环境较复杂的工业场所。正是基于这些问题，发明一种基于磁电式的角度传感器，特点是成本低、抗干扰性高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种旋变式角度传感器，成本低、抗干扰性高，增加装置的适用性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种旋变式角度传感器，包括旋转轴、磁体和检测器，所述检测器内设置有检测电路，所述旋转轴、所述磁体和所述检测器轴心位于同一直线；所述检测电路中设置有MLX90316芯片，所述MLX90316芯片将磁场的变化转换为角度信息。
优选的，所述磁体到所述检测器轴距的下限由饱和效应所决定，所述磁体到所述检测器轴距的上限由信噪比、信号与偏移电压的比例来决定。
优选的，所述MLX90316芯片内部设置有动态偏移电压消除机制。
优选地，所述检测电路将磁场的变化转换为角度信息包括以下步骤：步骤a、MLX90316芯片内部的集磁片将所述磁体旋转产生的磁场集中，在所述集磁片结构的边缘产生正比于磁场的垂直分量，再通过两对位于所述集磁片下方的霍尔元件来检测此信号；步骤b、两对所述霍尔元件相互垂直放置并平行于所述MLX90316芯片表面，通过相互垂直的两个所述霍尔元件将实际角度编码为两个相位差为90°的正弦信号，并正比于磁场强度；步骤c、所述两个相位差为90°的正弦信号通过一个完全差分并带有所述偏移电压消除技术的模拟处理链进行放大和采样；步骤d、ADC将两组所述放大和采样的模拟信号转换为数字信号，两组数字信号通过所述MLX90316芯片内部的计算模块计算角度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供一种基于磁电式的角度传感器，特点是成本低、抗干扰性高。
应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1示意性示出了本发明角度传感器的机械结构示意图；
图2示意性示出了本发明角度传感器采集电路示意图。
图中：
1、旋转轴 2、磁铁 3、检测电路
具体实施方式
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
首先，传感器信号采集模块通过集成芯片感知角度变化，并以模拟信号或数字信号的方式输出到处理模块，经过编码解码输出电流或电压信号。
该角度传感器的机械结构主要有三部分组成，分别是旋转轴、磁铁和检测电路。旋转轴、磁铁和传感器位置的机械偏差将决定系统测量的精确度。相比于理想的正弦和余弦输出曲线，机械误差可以导致附加的电压偏移、相位偏移、幅度变化以及非线性误差等。磁铁到传感器轴距的下限由饱和效应(电气或磁场)所决定，上限由信噪比、信号与偏移电压的比例来决定。旋转轴在运动过程中产生的机械磨损以及震动产生的轴偏移位置都将导致角度输出信号的非线性，因此还有磁铁轴心的非线性度导致的角度误差。磁铁的轴心偏离的越大，最终输出的角度误差越大，因此要保证输出角度的精度，所选取的磁体的轴心的偏离度应满足一定的同心度。
本发明传感器主要采用MLX90316芯片实现采集功能，把磁场的变化转换为角度信息。采集电路如图2所示。
当小型磁铁在芯片表面上方旋转时，芯片内部的集磁片可将平行于芯片表面的磁场集中，在集磁片结构的边缘产生正比于磁场的垂直分量，再通过两对位于集磁片下方的霍尔元件来检测此信号。这两对霍尔元件的放置方向相互垂直，并都平行于芯片表面(X轴和Y轴方向)，通过这样的结构可以将实际角度编码为两个相位差为90°的正弦信号，并正比于磁场强度。这两路信号将通过一个完全差分并带有偏移消除技术的模拟处理链进行放大和采样。调节后的模拟信号再通过ADC转换为数字信号，之后这两个数字信号再通过芯片内部计算模块来计算角度。MLX90316芯片的偏移误差、灵敏度误差和垂直度误差都会对输出的角度信息产生影响。虽然芯片内部使用了动态偏移电压消除机制，并且可以在一定程度上通过芯片内置的模块来调整它们之间的正交性，但这些误差仍会反应在传感器的输出信号上。但是这些误差一般小于0.5°。
本发明的有益效果是：本发明提供一种基于磁电式的角度传感器，特点是成本低、抗干扰性高。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。
Claims (4)
1.一种旋变式角度传感器，其特征在于，包括：旋转轴、磁体和检测器，所述检测器内设置有检测电路，所述旋转轴、所述磁体和所述检测器轴心位于同一直线；
所述检测电路中设置有MLX90316芯片，所述MLX90316芯片将磁场的变化转换为角度信息。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述磁体到所述检测器轴距的下限由饱和效应所决定，所述磁体到所述检测器轴距的上限由信噪比、信号与偏移电压的比例来决定。
3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述MLX90316芯片内部设置有动态偏移电压消除机制。
4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述检测电路将磁场的变化转换为角度信息包括以下步骤：
步骤a、MLX90316芯片内部的集磁片将所述磁体旋转产生的磁场集中，在所述集磁片结构的边缘产生正比于磁场的垂直分量，再通过两对位于所述集磁片下方的霍尔元件来检测此信号；
步骤b、两对所述霍尔元件相互垂直放置并平行于所述MLX90316芯片表面，通过相互垂直的两个所述霍尔元件将实际角度编码为两个相位差为90°的正弦信号，并正比于磁场强度；
步骤c、所述两个相位差为90°的正弦信号通过一个完全差分并带有所述偏移电压消除技术的模拟处理链进行放大和采样；
步骤d、ADC将两组所述放大和采样的模拟信号转换为数字信号，两组数字信号通过所述MLX90316芯片内部的计算模块计算角度。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202011414332.6A CN112729100A (zh) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | 一种旋变式角度传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202011414332.6A CN112729100A (zh) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | 一种旋变式角度传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112729100A true CN112729100A (zh) | 2021-04-30 |
Family
ID=75598200
Family Applications (1)
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| CN202011414332.6A Pending CN112729100A (zh) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | 一种旋变式角度传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112729100A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114543845A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-27 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种柔性可扩展轴角数字转换装置 |
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2020
- 2020-12-04 CN CN202011414332.6A patent/CN112729100A/zh active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 曹平军 等: "基于MLX90316的磁性角度传感器设计", 《电子世界》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114543845A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-27 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种柔性可扩展轴角数字转换装置 |
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