CN214702120U - 角度测量电路、装置及自行车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种角度测量电路、装置及自行车，涉及角度测量领域。角度测量电路包括磁场编码电路和电压跟随电路，磁场编码电路的输出端与电压跟随电路的输入端连接，电压跟随电路的输出端与处理器连接，磁场编码电路用于对待测量装置的偏转角度信息进行处理得到角度模拟信号，将角度模拟信号输出至电压跟随电路，电压跟随电路用于将角度模拟信号输出至处理器。通过电压跟随器电路对磁场编码电路进行隔离，可以避免角度模拟信号受到干扰，以提高角度测量的精度。

Description

角度测量电路、装置及自行车

技术领域

本实用新型涉及角度测量领域，具体而言，涉及一种角度测量电路、装置及自行车。

背景技术

现有的角度测量装置中，往往存在信号干扰，从而导致测量精度不高的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种角度测量电路、装置及自行车，能够有效提高角度测量的精度。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

一种角度测量电路，包括磁场编码电路和电压跟随电路；

所述磁场编码电路的输出端与所述电压跟随电路的输入端连接；

所述电压跟随电路的输出端与处理器连接；

所述磁场编码电路用于对待测量装置的偏转角度信息进行处理得到角度模拟信号，将所述角度模拟信号输出至所述电压跟随电路，所述电压跟随电路用于将所述角度模拟信号输出至所述处理器。

可选的，所述磁场编码电路包括：磁场编码芯片AS5600、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4以及电容C1、电容C2和电容C3；

所述磁场编码芯片AS5600的VDD5V端与电源连接，所述磁场编码芯片AS5600的VDD3V3端通过所述电容C2接地，所述磁场编码芯片AS5600的OUT端与所述电压跟随电路的输入端连接并通过所述电容C3接地，所述磁场编码芯片AS5600的GND端接地，所述磁场编码芯片AS5600的PGO端通过所述电阻R2接地，所述磁场编码芯片AS5600的SDA端通过电阻R4与电源连接，所述磁场编码芯片AS5600的SCL端通过电阻R3与电源连接，所述磁场编码芯片AS5600的DIR端通过电阻R1与电源连接。

可选的，所述磁场编码电路还包括磁珠L1，所述磁场编码芯片AS5600的VDD5V端通过所述磁珠L1与电源连接。

可选的，所述磁场编码电路的输出端和所述电压跟随电路的输入端之间还连接有电阻R5和电阻R6；

所述电阻R5与所述电阻R6串联后，一端与所述磁场编码电路的输出端连接，另一端接地；

所述电压跟随电路的输入端连接于所述电阻R5和电阻R6之间。

可选的，所述电压跟随电路包括运算放大器A1和电容C4；

所述运算放大器A1的反相输入端与所述运算放大器A1的输出端连接；

所述运算放大器A1同相输入端与所述磁场编码电路的输出端连接；

所述运算放大器A1的输出端与所述处理器连接。

可选的，所述运算放大器A1为OPA333AIDBVR芯片。

可选的，所述运算放大器A1的输出端还设置有RC滤波电路，所述运算放大器A1的输出端通过所述RC滤波电路与所述处理器连接。

可选的，所述RC滤波电路包括电阻R7和电容C5；

所述电阻R7一端与所述运算放大器A1的输出端连接，另一端与所述处理器连接；

所述电容C5一端与所述电阻R7连接，另一端接地。

第二方面，一种角度测量装置，包括磁铁和角度测量电路，所述磁铁和所述角度测量电路相对设置。

第三方面，一种自行车，包括所述的角度测量装置。

相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供了一种角度测量电路、装置及自行车，一方面，该角度测量电路包括磁场编码电路和电压跟随电路，磁场编码电路的输出端与电压跟随电路的输入端连接，电压跟随电路的输出端与处理器连接，磁场编码电路用于对待测量装置的偏转角度信息进行处理得到角度模拟信号，将角度模拟信号输出至电压跟随电路，电压跟随电路用于将角度模拟信号输出至处理器。通过电压跟随器电路对磁场编码电路进行隔离，可以避免角度模拟信号受到干扰，以提高角度测量的精度。

另一方面，提供一种自行车，包括上述角度测量装置，可以精确测量车把手的偏转角度。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的角度测量电路的模块示意图。

图2为本实用新型实施例提供的磁场编码电路的电路图。

图3为本实用新型实施例提供的电压跟随电路的电路图。

图4为本实用新型实施例提供的RC振荡电路的电路图。

图标：10-角度测量电路；100-磁场编码电路；101-电压跟随电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

正如背景技术中所述，现有的角度测量装置中，往往存在测量精度不高的问题。

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种角度测量电路，利用电压跟随电路对磁场编码电路进行隔离，可以避免角度模拟信号受到干扰，以提高角度测量的精度。

下面对本实用新型提供的角度测量电路进行示例性说明：

作为一种实现方式，请参阅图1，该角度测量电路包括磁场编码电路100和电压跟随电路101。

磁场编码电路100的输出端与电压跟随电路101的输入端连接。

电压跟随电路101的输出端与处理器连接。

磁场编码电路100用于对待测量装置的偏转角度信息进行处理得到角度模拟信号，将角度模拟信号输出至电压跟随电路101，电压跟随电路101用于将角度模拟信号输出至处理器。

在现有技术中，往往将角度模拟信号直接传输至处理器进行处理，而处理器与磁场编码电路100之间由于电气元件之间的相互干扰，容易导致角度模拟信号失真等问题，从而导致处理器对于角度模拟信号处理结果的精确度不高的问题。

而本实用新型实施例提供的角度测量电路，通过设置电压跟随电路101，使得磁场编码电路100和处理器之间实现电气隔离，可以有效地避免角度模拟信号失真等问题，从而大幅地提高处理器对角度模拟信号处理结果的精确度，更加准确地测量出待测装置的偏转角度。

可选的，请参阅图2，磁场编码电路100包括：磁场编码芯片AS5600、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4以及电容C1、电容C2和电容C3；

磁场编码芯片AS5600的VDD5V端与电源连接，磁场编码芯片AS5600的VDD3V3端通过电容C2接地，磁场编码芯片AS5600的OUT端与电压跟随电路101的输入端连接并通过电容C3接地，磁场编码芯片AS5600的GND端接地，磁场编码芯片AS5600的PGO端通过电阻R2接地，磁场编码芯片AS5600的SDA端通过电阻R4与电源连接，磁场编码芯片AS5600的SCL端通过电阻R3与电源连接，磁场编码芯片AS5600的DIR端通过电阻R1与电源连接。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面结合磁场编码芯片AS5600对本实施例作进一步介绍。

磁场编码芯片AS5600是一种易于编程的具有12位高分辨率模拟或PWM输出的磁性选择位置传感器。作为一种非接触式的芯片，可以检测出磁铁径向磁轴转动的绝对角度。磁场编码芯片AS5600是为非接触式电位计的应用而设计的，其稳健的设计消除了外部杂散磁场的影响。

通过工业标准的IIC接口支持用户对非易失性参数进行简单的编程而不需要专门的程序员来进行，也无需特殊的编程设备。

默认情况下可以输出0到360度的变化范围，它同样可以通过编程设定O度(开始位置)和最大角度(终止位置)来定义一个较小的输出位置。

具体而言，磁场编码芯片AS5600是这样工作的：

磁场编码芯片AS5600内部包括霍尔传感器、数模转换器、数字信号处理器。

霍尔传感器检测垂直于芯片表面的磁场分量，输出对应的电信号，电信号再通过数模转换器和数字信号处理器进行处理，消除信号干扰和偏移，再输出经过处理后的电信号。

同样的，磁场编码芯片AS5600外部包括8个引脚，其中第一引脚和第二引脚分别为5V和3.3V的电源输入端口，用户可以根据实际需要选择对应的电源输入端口。

第三引脚为信号输出端口，包括模拟信号输出和数字信号输出两种输出模式。

第四引脚为接地端口。

第五引脚为PGO编程选项端口，通过内部上拉，端口接地，则可以选择内部设置的编程选项B，本实施例采用内部上拉，端口接地的方式，选择编程选项B。

第六引脚和第七引脚分别为SDA数据输入端口和SCL数据输入端口，通过上述两个数据输入端口可通过IIC通讯对芯片内部进行编程。

在本实施例中，SCL数据输入端口和SDA数据输入端口分别通过电阻R3和电阻R4外接5V电源，电阻R3和电阻R4起上拉电阻的作用，将SCL数据输入端口和SDA数据输入端口的电压拉高到高电平。

第八引脚为DIR端口，芯片根据端口的不同连接方式选择对应的方向极性。本实施例采用DIR端口通过电阻R1外接5V电源，电阻R1起上拉电阻的作用，将DIR端口的电压拉高到高电平，输出值将随着逆时针旋转而增加。

磁场编码芯片AS5600通过芯片的内部电路、外部电路以及内部编程的互相配合，可以实现对偏转角度的精确测量。

可选的，磁场编码电路100还包括磁珠L1，磁场编码芯片AS5600的VDD5V端通过磁珠L1与电源连接。

磁珠L1可以有效地抑制电源线上的高频噪声和尖峰干扰，从而起到对输入电源进行滤波的作用。

可选的，请参阅图3，磁场编码电路100的输出端和电压跟随电路101的输入端之间还连接有电阻R5和电阻R6。

电阻R5与电阻R6串联后，一端与磁场编码电路100的输出端连接，另一端接地。

电压跟随电路101的输入端连接于电阻R5和电阻R6之间。

在本实施例中，电阻R5和电阻R6起分压的作用，可以通过设置电阻R5和电阻R6的阻值，调节电压跟随电路101输入端的电压。

可选的，电压跟随电路101包括运算放大器A1和电容C4。

运算放大器A1的反相输入端与运算放大器A1的输出端连接。

运算放大器A1的同相输入端与磁场编码电路100的输出端连接。

运算放大器A1的输出端与处理器连接。

可选的，运算放大器A1为OPA333AIDBVR芯片。

OPA333AIDBVR芯片为COMS运算放大器，该芯片使用专有的自动校准技术提供非常低的失调电压和接近于零的时间漂移。

可选的，请结合参阅图4，运算放大器A1的输出端还设置有RC滤波电路，运算放大器A1的输出端通过RC滤波电路与处理器连接。

RC滤波电路可以对运算放大器A1输出的信号进行滤波，提高处理器对信号处理的精度。

可选的，RC滤波电路包括电阻R7和电容C5。

电阻R7一端与运算放大器A1的输出端连接，另一端与处理器连接。

电容C5一端与电阻R7连接，另一端接地。

本实施例还提供了一种角度测量装置，包括磁铁和角度测量电路，磁铁和角度测量电路10相对设置。

在具体的实施例中，将磁铁放置于需要检测的装置上，设定磁铁和角度测量电路10的初始位置，装置旋转带动磁铁旋转，从而引起磁场的角度变化，角度测量电路10自动检测到磁场的变化，从而输出对应的角度模拟信号。

本实施例还提供了一种自行车，包括角度测量装置。

在具体的实施例中，将角度测量装置安装于自行车的不同位置，可以精确测量不同的装置的偏转角度信息，包括但不限于车把手的偏转角度信息。

本实施例通过编程设定0度(开始位置)的方式，可以避免传统机械结构对于被检测装置的零位校准，挺高零位校准的效率，减少零位校准的工作量。

本实施例提供了一种角度测量电路、装置及自行车，一方面，该角度测量电路包括磁场编码电路和电压跟随电路，磁场编码电路的输出端与电压跟随电路的输入端连接，电压跟随电路的输出端与处理器连接，磁场编码电路用于对待测量装置的偏转角度信息进行处理得到角度模拟信号，将角度模拟信号输出至电压跟随电路，电压跟随电路用于将角度模拟信号输出至处理器。通过电压跟随器电路对磁场编码电路进行隔离，可以避免角度模拟信号受到干扰，以提高角度测量的精度。

在另一方面，提供一种自行车，包括上述角度测量装置，可以精确测量车把手的偏转角度。可以避免传统机械结构对于被检测装置的零位校准，挺高零位校准的效率。

需要说明的是，本实施例提供的自行车包括人力驱动的自行车和电动自行车。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种角度测量电路，其特征在于，包括磁场编码电路和电压跟随电路；

所述磁场编码电路的输出端与所述电压跟随电路的输入端连接；

所述电压跟随电路的输出端与处理器连接；

所述磁场编码电路用于对待测量装置的偏转角度信息进行处理得到角度模拟信号，将所述角度模拟信号输出至所述电压跟随电路，所述电压跟随电路用于将所述角度模拟信号输出至所述处理器。

2.根据权利要求1所述的一种角度测量电路，其特征在于，所述磁场编码电路包括：磁场编码芯片AS5600、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4以及电容C1、电容C2和电容C3；

所述磁场编码芯片AS5600的VDD5V端与电源连接，所述磁场编码芯片AS5600的VDD3V3端通过所述电容C2接地，所述磁场编码芯片AS5600的OUT端与所述电压跟随电路的输入端连接并通过所述电容C3接地，所述磁场编码芯片AS5600的GND端接地，所述磁场编码芯片AS5600的PGO端通过所述电阻R2接地，所述磁场编码芯片AS5600的SDA端通过电阻R4与电源连接，所述磁场编码芯片AS5600的SCL端通过电阻R3与电源连接，所述磁场编码芯片AS5600的DIR端通过电阻R1与电源连接。

3.根据权利要求2所述的一种角度测量电路，其特征在于，所述磁场编码电路还包括磁珠L1，所述磁场编码芯片AS5600的VDD5V端通过所述磁珠L1与电源连接。

4.根据权利要求1所述的一种角度测量电路，其特征在于，所述磁场编码电路的输出端和所述电压跟随电路的输入端之间还连接有电阻R5和电阻R6；

所述电阻R5与所述电阻R6串联后，一端与所述磁场编码电路的输出端连接，另一端接地；

所述电压跟随电路的输入端连接于所述电阻R5和电阻R6之间。

5.根据权利要求1所述的一种角度测量电路，其特征在于，所述电压跟随电路包括运算放大器A1和电容C4；

所述运算放大器A1的反相输入端与所述运算放大器A1的输出端连接；

所述运算放大器A1同相输入端与所述磁场编码电路的输出端连接；

所述运算放大器A1的输出端与所述处理器连接。

6.根据权利要求5所述的一种角度测量电路，其特征在于，所述运算放大器A1为OPA333AIDBVR芯片。

7.根据权利要求5所述的一种角度测量电路，其特征在于，所述运算放大器A1的输出端还设置有RC滤波电路，所述运算放大器A1的输出端通过所述RC滤波电路与所述处理器连接。

8.根据权利要求7所述的一种角度测量电路，其特征在于，所述RC滤波电路包括电阻R7和电容C5；

所述电阻R7一端与所述运算放大器A1的输出端连接，另一端与所述处理器连接；

所述电容C5一端与所述电阻R7连接，另一端接地。

9.一种角度测量装置，其特征在于，包括磁铁和如权利要求1-8中任意一项中所述的角度测量电路，所述磁铁和所述角度测量电路相对设置。

10.一种自行车，其特征在于，包括权利要求9中所述的角度测量装置。

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