CN210051289U - 一种电磁位移测量电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁位移测量电路，包括用于测量磁场变化的磁场测量元件与用于对脉冲信号进行处理工作的单片机，所述单片机的输入端与输出端均至少为两个，所述磁场测量元件的输出端为两个。本实用新型通过两个霍尔元件配合使用，能够在其周围磁场发生变化时相继输出两组脉冲，然后再经过单片机对两组脉冲进行智能化处理后输出，这样能够磁场的变化转化为脉冲输出，从而通过磁场的变化对位移进行测量；而且在电路中的元件较少，在保证电路结构足够简单的情况下提升了测量分辨率；由于是采用单片机对两组脉冲的相位进行判断和处理，因此不但能判断位移变化的方向，通过处理还可成倍的提高测量分辨率。

Description

一种电磁位移测量电路

技术领域

本实用新型涉及位移测量技术领域，具体涉及一种电磁位移测量电路。

背景技术

在生产生活中，常需要对某些物体的位移做测量，从而计算其位移改变量，以解决相关问题，对于位移测量工作，可以选择很多种方式进行测量，比如利用各式各样的测量尺与位移传感器等对位移进行测量。

位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。常用位移传感器以模拟式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。

但现在霍尔式位移传感器中的电磁位移测量电路存在一定的不足，由于其主要原理是通过磁场的变化对位移进行测量，往往需要在测量部件中均匀地嵌入小型的永磁体也有的称作磁钢。这样当测量部件移动或转动时，就会产生变化的磁场。我们霍尔元件一次虽能根据脉冲数来计算位移的变化量，但无法对位移的方向做出判断。同时位移测量精度越高则要求嵌入的永磁体的密度也就越大，为此，提出一种电磁位移测量电路。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：如何有效地提高电磁位移测量电路的测量精度，提供了一种电磁位移测量电路。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本实用新型包括用于测量磁场变化的磁场测量元件与用于对脉冲信号进行处理工作的单片机，所述单片机至少具有两个输入端与输出端，所述磁场测量元件具有两个输出端，所述磁场测量元件的输出端与所述单片机的输入端分别一一对应连接；

在磁场变化时所述磁场测量元件相继输出两组脉冲信号，两组所述脉冲信号由所述单片机的两个输入端分别输入所述单片机，经过所述单片机处理后的两组脉冲信号由所述单片机的输出端输出，在电路中的元件较少，在保证电路结构足够简单的情况下提升了测量分辨率；由于是采用单片机对两组脉冲的相位进行判断和处理，因此不但能判断位移变化的方向，通过处理还可成倍的提高测量分辨率。满足了使用者的需求，值得被推广使用。

优选的，所述磁场测量元件包括两个霍尔元件，每个所述霍尔元件分别与所述磁场测量元件的一个输出端对应相接。

优选的，当磁场发生变化时，先感应到磁场变化的所述霍尔元件先输出一个脉冲信号，后感应到磁场变化的所述霍尔元件后输出一个脉冲信号，过两个霍尔元件配合使用，能够在其周围磁场发生变化时相继输出两组脉冲，然后再经过单片机对两组脉冲进行智能化处理后输出，这样能够磁场的变化转化为脉冲输出，从而通过磁场的变化对位移进行测量，输出两组脉冲能够有效地提高位移测量时的精度。

优选的，所述电磁位移测量电路还包括用于接收经所述单片机处理后的脉冲信号的接收元件，所述接收元件的输入端为两个，所述接收元件的两个输入端与所述单片机的两个输出端分别一一对应连接。

优选的，所述磁场测量元件、所述单片机与所述接收元件的电源引脚均接入+5V供电端子。

优选的，所述磁场测量元件、所述单片机与所述接收元件的接地引脚均接地。

优选的，所述磁场测量元件与所述接收元件的电源引脚处均跨接一个用于滤波的电容并接地。

优选的，所述磁场测量元件的电源引脚与两个输出端之间均跨接一个上拉电阻。

优选的，所述磁场测量元件与所述接收元件的电源引脚处均跨接一个用于滤波的电容并接地。

优选的，所述磁场测量元件的电源引脚与两个输出端之间均跨接一个上拉电阻。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：通过两个霍尔元件配合使用，能够在其周围磁场发生变化时相继输出两组脉冲，然后再经过单片机对两组脉冲进行智能化处理后输出，这样能够磁场的变化转化为脉冲输出，从而通过磁场的变化对位移进行测量，输出两组脉冲能够有效地提高位移测量时的精度；而且在电路中的元件较少，在保证电路结构足够简单的情况下提升了测量分辨率；由于是采用单片机对两组脉冲的相位进行判断和处理，因此不但能判断位移变化的方向，通过处理还可成倍的提高测量分辨率，满足了使用者的需求，值得被推广使用。

附图说明

图1是本实用新型的整体电路图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供一种技术方案：一种电磁位移测量电路，包括用于测量磁场变化的磁场测量元件YC与用于对脉冲信号进行处理工作的单片机N1，所述单片机N1的输入端与输出端均为两个，所述磁场测量元件YC的输出端为两个，所述磁场测量元件YC的输出端与所述单片机N1的输入端分别一一对应连接；

在磁场变化时所述磁场测量元件YC相继输出两组脉冲信号，两组所述脉冲信号由所述单片机N1的PB1与PB2输入端分别输入所述单片机N1，经过所述单片机N1处理后的两组脉冲信号由所述单片机N1的PB3与PB4输出端输出。

需要说明的是，在本实施例中，所述单片机为单片机N1，所述磁场测量元件为磁场测量元件YC。

进一步地，所述磁场测量元件YC包括两个霍尔元件，霍尔元件的输出端与所述磁场测量元件YC的输出端相连接，分别为A、B输出端。

进一步地，当磁场发生变化时，先感应到磁场变化的所述霍尔元件先输出一个脉冲信号，后感应到磁场变化的所述霍尔元件后输出一个脉冲信号。

进一步地，所述电磁位移测量电路还包括用于接收经所述单片机处理后的脉冲信号的接收元件，所述接收元件的输入端为两个，所述接收元件的两个输入端与所述单片机N1的PB3与PB4输出端分别一一对应连接。

进一步地，在所述磁场测量元件YC、所述单片机N1与所述接收元件的电源引脚均接入+5V供电端子。

进一步地，将所述磁场测量元件YC、所述单片机N1与所述接收元件的Gnd引脚均正常接地。

进一步地，在所述磁场测量元件YC与所述接收元件的电源引脚处均跨接一个用于滤波的电容并接地，在所述磁场测量元件YC处跨接的电容为C1，在所述接收元件跨接的电容为C2。

进一步地，所述磁场测量元件YC的电源引脚与A、B输出端之间均跨接一个上拉电阻，分别为R1、R2。

工作原理：该电磁位移测量电路，在使用过程中，将磁场测量元件YC安装到一环形磁体的外部，环形磁体的内部安装有多个磁钢，即环形磁体转动一周，磁场测量元件YC会经过多次磁场强度的变化，在环形磁体转动时，当其中一个磁钢靠近到其中一个霍尔元件时，由于此时该霍尔元件处的磁场强度发生变化，该霍尔元件便会先输出一个高电平脉冲，当该磁钢远离该霍尔元件时，该霍尔元件便会输出一个低电平脉冲，当该磁钢另外一个霍尔元件时，此霍尔元件便会输出一个高电平脉冲，当该磁钢远离此霍尔元件时，此霍尔元件便会输出一个低电平脉冲。同时这两组脉冲信号被输入到单片机N1中进行处理。单片机N1根据这两个信号的状态可判断出上升沿和下降沿，进一步根据两组脉冲的上升沿和下降沿出现的顺序，从而判断位移的变化方向。单片机N1同时还利用了脉冲的下降沿的检测，从而获得磁钢的准确位置。也就是说，上升沿表示磁钢靠近霍尔元件的时刻，下降沿表示磁钢离开霍尔元件的时刻。下降沿使得单片机N1可以在两个上升沿间的中间，增加一个脉冲信号的输出。使测量分辨率提高了1倍。

综上所述，通过两个霍尔元件配合使用，能够在其周围磁场发生变化时相继输出两组脉冲，然后再经过单片机对两组脉冲进行智能化处理后输出，这样能够磁场的变化转化为脉冲输出，从而通过磁场的变化对位移进行测量，输出两组脉冲能够有效地提高位移测量时的精度；而且在电路中的元件较少，在保证电路结构足够简单的情况下提升了测量分辨率；由于是采用单片机对两组脉冲的相位进行判断和处理，因此不但能判断位移变化的方向，通过处理还可成倍的提高测量分辨率，满足了使用者的需求，值得被推广使用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电磁位移测量电路，其特征在于：包括用于测量磁场变化的磁场测量元件与用于对脉冲信号进行处理工作的单片机，所述单片机至少具有两个输入端与输出端，所述磁场测量元件具有两个输出端，所述磁场测量元件的输出端与所述单片机的输入端分别一一对应连接；

在磁场变化时所述磁场测量元件相继输出两组脉冲信号，两组所述脉冲信号由所述单片机的两个输入端分别输入所述单片机，经过所述单片机处理后的两组脉冲信号由所述单片机的输出端输出。

2.根据权利要求1所述的一种电磁位移测量电路，其特征在于：所述磁场测量元件包括第一霍尔元件与第二霍尔元件，所述第一霍尔元件与所述第二霍尔元件分别与所述磁场测量元件的一个输出端对应相接。

3.根据权利要求2所述的一种电磁位移测量电路，其特征在于：当磁场发生变化时，所述第一霍尔元件先输出一个脉冲信号，所述第二霍尔元件后输出一个脉冲信号。

4.根据权利要求1所述的一种电磁位移测量电路，其特征在于：所述电磁位移测量电路还包括用于接收经所述单片机处理后脉冲信号的接收元件，所述接收元件的输入端为两个，所述接收元件的两个输入端与所述单片机的两个输出端分别一一对应连接。

5.根据权利要求4所述的一种电磁位移测量电路，其特征在于：所述磁场测量元件、所述单片机与所述接收元件的电源引脚均接入+5V供电端子。

6.根据权利要求5所述的一种电磁位移测量电路，其特征在于：所述磁场测量元件、所述单片机与所述接收元件的接地引脚均接地。

7.根据权利要求6所述的一种电磁位移测量电路，其特征在于：所述磁场测量元件与所述接收元件的电源引脚处均跨接一个用于滤波的电容并接地。

8.根据权利要求1所述的一种电磁位移测量电路，其特征在于：所述磁场测量元件的电源引脚与两个输出端之间均跨接一个上拉电阻。

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