CN200989778Y - 一种can总线输出型倾角传感器 - Google Patents

Abstract

一种CAN总线输出型倾角传感器，属于仪器仪表领域，用于测量被测物体和大地之间的倾斜角度。其特征是由外壳和支架(1)、密封后盖(2)、精密轴承(3)、转动轴(4)、重力摆(5)、电子线路板(6)、永磁体(7)、磁敏电阻敏感元件(8)、螺旋等进磁轭(9)、导线(10)构成；密封后盖(2)固定在外壳和支架(1)上，精密轴承(3)外径与外壳和支架(1)紧配合，内径与转动轴(4)过度配合，重力摆(5)固定在转动轴(4)上，电子线路板(6)固定在外壳和支架(1)上，永磁体(7)粘在电子线路板(6)上，磁敏电阻敏感元件(8)粘在永磁体(7)上，螺旋等进磁轭(9)与转动轴(4)紧配合，(10)导线焊在电子线路板(6)上。本传感器频响宽稳定性好、抗干扰强、输出信号稳定寿命长、坚固耐用、接口简便，传输距离长。

Description

一种CAN总线输出型倾角传感器

技术领域

本发明属于仪器仪表领域，涉及一种无接触点的倾斜角传感器，用于测量被测物体和大地之间的倾斜角度，并以CAN总线对外输出，属电气元件传感器类。

背景技术

现有的倾角检测，大多采用线绕式或导电塑料式电位器加上重力摆而成，靠重力摆的转动带动电触点的来回运动，改变其电桥的电阻值从而输出电信号来测量角度，这样的结构存在电触点，即存在磨擦和电噪声，长时间或反复工作会使接触点磨损，大大影响了可靠性和使用寿命。在机械运动频繁的场合，尤其明显突出。而过去的无接触点的磁敏型、电容型倾角传感器输出信号均是模拟量，即电压或电流量，输出均为弱电信号，易受负载能力，应用环境的制约，信号传输过程中容易衰减和受干扰，传输距离有限。

发明内容

本发明目的是提供一种磁敏型倾角传感器，采用无电接触点的结构，非接触的检测倾角变化，采用现场总线通讯接口，将当前的角度值通过CAN总线发送出来，而且在测量角度范围内角度值具备线性输出的特性。在保证分辩率高，数据连续，高可靠性和寿命的同时，通过CAN总线接口，便于数据组网，远传通信和实时控制。

CAN(Controller Area Network)总线是由BOSCH公司在现代汽车技术中领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越的性能，极高的可靠性，独特灵活的设计，现已广泛应用于工业现场控制等各种领域，并被公认为最有前途的现场总线之一。CAN总线具有以下特点：(1)多主方式工作，网络上任何一个节点均可以在主动向网络上发送帧信息而不分主从，而且无需占硬件地址；(2)采用非破坏性总线仲裁技术，网络上的节点住处分成不同的等级，可满足不同的实时要求；(3)CAN只需要通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传输数据；(4)采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低；(5)信息帧具有CRC等纠错功能，数据出错率极低，且节点在严重错误的情况下具有自动关闭退出的功能，不影响其它总线节点的操作；(6)CAN通信速率最高可达1Mbps，直接通信距离最远可达10Km。

一种CAN总线输出型倾角传感器，由外壳和支架1、密封后盖2、精密轴承3、转动轴4、重力摆5、电子线路板6(智能处理单元)、偏置永磁体7、磁敏电阻敏感元件8、螺旋等进磁轭9、导线10构成。密封后盖2固定在外壳和支架1上，精密轴承3外径与支架紧配合，内径与转动轴4过度配合，重力摆5固定在转动轴4上，电子线路板6固定在主体支架1上，偏置永磁体7粘在线路板上，磁敏电阻敏感元件8粘在偏置永磁体7上，螺旋等进磁轭9与转动轴4紧配合，10导线焊在线路板上。

本发明的工作原理为：传感器安装在被测物体上，其转动轴4平行大地水平面，重力摆5固定在转动轴4上并指向地心，当被测物体转动，物体与大地间的倾斜角度发生变化，外壳和支架部分1与转动物体相连接，磁敏电阻敏感元件8与外壳1固定，也发生相同的角度转动。而重力摆5由于地球引力作用，始终指向地心，转动轴4经精密轴承3连接在外壳和支架部分1上，重力摆5固定在转动轴4上，螺旋等进磁轭9也固定在转动轴4上。由于重力摆5的带动，最终使螺旋等进磁轭9相对磁敏电阻元件8转动了同样角度，而该角度的变化会使磁轭与磁敏电阻间的覆盖面积的位置发生变化，磁敏电阻的特性是当通过其面积的磁通量发生变化，它的电阻值会发生显著变化。利用两个磁敏电阻敏感元件串联，形成半桥电路，加电压，就可以把电阻的变化转化为电压信号输出。

该电信号的变化通过电子线路板的温度补偿、信号放大等精密集成电路的标准化处理，可转换成与量测范围对应的标准电压或电流信号，然后送入后端由单片机构成的的智能数据处理单元进行A/D采样转换和量程变换，计算出实际倾角位移值，在光电隔离后，按照一定的通讯协议通过CAN总线电路将数据传送出，完成了本发明的工作过程。智能信号处理单元见图2。

本发明主要特点包括：(1)采用新型磁敏感元件，永磁体或钢铁材质导磁体触发，采用非接触测量方式，没有接触材料，因而寿命长，产品可靠性高，坚固耐用。(2)频响宽(从静态开始到30KHZ)，稳定性好，抗干扰强，内有信号处理电路，输出信号稳定(3)通过CAN总线进行数据传输，具有接口简便，传输距离长，抗干扰能力强的优点；(4)可以通过CAN总线对传感器进行节点号、信息帧标识和传输速率进行配置，并且可在线进行零值标定处理，组网和使用方便。

本发明采用非接触磁敏电阻检测技术，可适用于多种工业应用场合，满足倾角测量的要求，采用磁敏电阻测量技术，通过非接触测量方式，显著提高了传感器抗恶劣工况的能力，抗振动、冲击能力强，适用于环境更加恶劣的场合，如采油机械、工程机械、运输车辆、军用特种作业机械等领域。通过CAN总线进行数据通讯，传输距离远，抗干扰能力强，可以方便地与已有的工业现场总线系统进行联网通讯，系统配置简单，可靠性高。

附图说明

图1是本发明传感器的结构示意图

图2是智能信号处理单元框图

具体实施方式

本发明传感器外壳和支架1由金属材料制成，如铝合金、黄铜或钢铁材料；密封后盖2用密封胶固定在外壳1上；精密轴承3外径与外壳和支架紧配合，内径与转动轴4过度配合；重力摆5固定在转动轴4上；电子线路板6(智能处理单元)用螺丝固定在主体支架1上；偏置永磁体7粘在电子线路板6上；磁敏电阻敏感元件粘在偏置永磁体上；螺旋等进磁轭用导磁材料制作，与轴紧配合；导线10焊在线路板6上。

本实施例中采用了在半桥结构的磁敏电阻敏感元件8后面用环氧树脂粘加了偏置永磁体7，这样，当导磁体的螺旋等进磁轭9在磁敏电阻敏感元件8上方移动时，就会使螺旋等进磁轭9覆盖磁敏电阻8面积的位置发生变化，覆盖处的位置电阻变大，如通上电，就可以使半桥的输出电压与螺旋等进磁轭覆盖磁敏电阻的面积位置相对应。检测出螺旋等进磁轭的位置变化。

Claims (1)

1.一种CAN总线输出型倾角传感器，其特征是由外壳和支架(1)、密封后盖(2)、精密轴承(3)、转动轴(4)、重力摆(5)、电子线路板(6)、永磁体(7)、磁敏电阻敏感元件(8)、螺旋等进磁轭(9)、导线(10)构成；密封后盖(2)固定在外壳和支架(1)上，精密轴承(3)外径与外壳和支架(1)紧配合，内径与转动轴(4)过度配合，重力摆(5)固定在转动轴(4)上，电子线路板(6)固定在外壳和支架(1)上，永磁体(7)粘在电子线路板(6)上，磁敏电阻敏感元件(8)粘在永磁体(7)上，螺旋等进磁轭(9)与转动轴(4)紧配合，(10)导线焊在电子线路板(6)上。

Images