專利名稱：姿態(tài)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種姿態(tài)傳感器。
背景技術(shù)：
姿態(tài)傳感器，指能感受物體姿態(tài)(軸線對重力坐標(biāo)系的空間位置)并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器，其敏感機理是基于敏感原件內(nèi)的自然對流氣體與熱敏電阻的熱量交換，因此，環(huán)境溫度的變化會引起敏感原件內(nèi)溫度場的重新分布，導(dǎo)致檢測電橋輸出電壓的波動和傳感器靈敏度的溫度漂移。有的姿態(tài)傳感器中使用溫度傳感器進行溫度的測量，并通過補償值計算得出姿態(tài)結(jié)果。該方法受限于補償值的選取，有一定誤差。目前的姿態(tài)傳感器電路中傾角傳感器直接使用濾波后的電源電壓，若電源電壓產(chǎn)生波動，則不能保證姿態(tài)傳感器的測量準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用加熱模塊對角度傳感器進行恒溫保護、從而校正溫度變化影響的姿態(tài)傳感器，保證傾角傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器使用相同的電壓基準(zhǔn)，保證測量值不受電源電壓波動的影響。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
姿態(tài)傳感器，設(shè)置有角度傳感器、傳感器電源和中央處理器，其特征在于:
所述的傳感器電源通過直流電源濾波器與5V穩(wěn)壓器和加熱模塊相連；
5V穩(wěn)壓器的電流一路通過3.3V穩(wěn)壓器輸入中央處理器，另一路輸入相互并聯(lián)的兩個角度傳感器，兩個角度傳感器的信號經(jīng)過無源濾波器的數(shù)字濾波后輸入中央處理器的兩個差分輸入通道；
兩個角度傳感器分別為X方向傾角傳感器和Y方向傾角傳感器，相互垂直安裝在電路板上；
中央處理器輸出的偏差值通過CAN控制器和CAN隔離收發(fā)器模塊送到上位機。所述的中央處理器為混合信號ISP微控制器，其上連接有參數(shù)寄存器。所述的混合信號ISP微控制器中的9、10引腳聯(lián)接為單片機工作電壓3.3V電路，31、32引腳聯(lián)接為產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓++5V的基準(zhǔn)電路，12聯(lián)接復(fù)位電路。所述的CAN控制器和CAN隔離收發(fā)器模塊通過讀、寫引腳相連。所述的X方向傾角傳感器和無源濾波器通過OUTl和0UT2相連，X方向傾角傳感器通過6、7、12引腳獲得基準(zhǔn)電壓++5V ；
所述的Y方向傾角傳感器和無源濾波器通過OUTl和0UT2相連，Y方向傾角傳感器通過6、7、12引腳獲得基準(zhǔn)電壓++5V ；
所述的無源濾波器由6個有極性電容、一個無極性電容組成。所述的加熱模塊為恒溫電路，包括I個溫度傳感器、一個三極管做為加熱器進行加熱、一個運算放大器，R16和R15進行等量分壓，得到電壓基準(zhǔn)； 運算放大器對I和3引腳的電壓值進行比較，3引腳值較高時，電路導(dǎo)通，三極管做為加熱器進行加熱；若電流太大，使R18的電壓值大于PN結(jié)電壓時，則三極管進行分流；
R19電阻限制電路中的最大電流，使其不超過運算放大器的最大輸出電流值；
R17和Cl組成的積分電路對信號進行延遲，對雜波進行過濾。本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明在姿態(tài)傳感器電路中設(shè)置了加熱模塊對兩個相互垂直的角度傳感器進行恒溫保護，能有效校正溫度變化影響，保證了角度傳感器的靈敏度，提高了姿態(tài)傳感器的檢測精度。本發(fā)明的A/D轉(zhuǎn)換器和傳感器使用同樣的電壓基準(zhǔn)。由于外部溫度、時間等的變化，輸入的電源電壓大小可能發(fā)生一定變化。因為電壓基準(zhǔn)和輸入的電源電壓呈線性關(guān)系，A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換位數(shù)不變，所以同樣的基準(zhǔn)可以保證A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度不變，傳感器的測量準(zhǔn)確度不變。


圖1為姿態(tài)傳感器電路工作原理框圖。圖2為混合信號ISP微控制器連接圖。圖3為CAN控制器連接圖。圖4為X方向傾角傳感器。圖5為Y方向傾角傳感器。圖6為加熱電路。圖7為姿態(tài)傳感器電路連接圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細(xì)的說明。參見圖1和圖7，本發(fā)明所涉及的一種姿態(tài)傳感器，設(shè)置有角度傳感器、傳感器電源和中央處理器，傳感器電源通過直流電源濾波器與5V穩(wěn)壓器和加熱模塊相連，傳感器電源和直流電源濾波器濾波器相連，可以防止雙向干擾。傳感器電源和A/D轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電源相同，均為由5V穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后的電源信號。5V穩(wěn)壓器的電流一路通過3.3V穩(wěn)壓器輸入中央處理器，消除電壓波動；另一路輸入相互并聯(lián)的兩個角度傳感器，這兩個角度傳感器分別為X方向傾角傳感器和Y方向傾角傳感器，相互垂直安裝在電路板上。兩個角度傳感器的信號經(jīng)過無源濾波器的數(shù)字濾波后輸入中央處理器的兩個差分輸入通道。當(dāng)被測物體位置發(fā)生變化，與水平線成一定角度時，兩個角度傳感器檢測物體與水平線的偏差角度，將該角度值輸送給中央處理器。中央處理器將兩個角度傳感器的信號進行數(shù)字濾波，并利用均方根算法處理，再乘以相關(guān)系數(shù)得到姿態(tài)的偏差值。中央處理器輸出的偏差值通過CAN控制器和CAN隔離收發(fā)器模塊送到上位機。中央處理器為混合信號ISP微控制器，其上連接有參數(shù)寄存器。參見圖2，混合信號ISP微控制器中的9、10引腳聯(lián)接為單片機工作電壓3.3V電路，31、32引腳聯(lián)接為產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓++5V的基準(zhǔn)電路，12聯(lián)接復(fù)位電路。參見圖3，CAN控制器和CAN隔離收發(fā)器模塊通過讀、寫引腳相連。參見圖4和圖5，X方向傾角傳感器和無源濾波器通過OUTl和0UT2相連，X方向傾角傳感器通過6、7、12引腳獲得基準(zhǔn)電壓++5V ； Y方向傾角傳感器和無源濾波器通過OUTl和0UT2相連，Y方向傾角傳感器通過6、7、12引腳獲得基準(zhǔn)電壓++5V ;無源濾波器由6個有極性電容、一個無極性電容組成。參見圖6，加熱模塊為恒溫電路，包括I個溫度傳感器、一個三極管做為加熱器進行加熱、一個運算放大器，R16和R15進行等量分壓，得到電壓基準(zhǔn)；運算放大器對I和3引腳的電壓值進行比較，3引腳值較高時，電路導(dǎo)通，三極管做為加熱器進行加熱；若電流太大，使R18的電壓值大于PN結(jié)電壓時，則三極管進行分流；R19電阻限制電路中的最大電流，使其不超過運算放大器的最大輸出電流值；R17和Cl組成的積分電路對信號進行延遲，對雜波進行過濾。本發(fā)明的內(nèi)容不限于實施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.姿態(tài)傳感器，設(shè)置有角度傳感器、傳感器電源和中央處理器，其特征在于: 所述的傳感器電源通過直流電源濾波器與5V穩(wěn)壓器和加熱模塊相連；5V穩(wěn)壓器的電流一路通過3.3V穩(wěn)壓器輸入中央處理器，另一路輸入相互并聯(lián)的兩個角度傳感器，兩個角度傳感器的信號經(jīng)過無源濾波器的數(shù)字濾波后輸入中央處理器的兩個差分輸入通道；兩個角度傳感器分別為X方向傾角傳感器和Y方向傾角傳感器，相互垂直安裝在電路板上；中央處理器輸出的偏差值通過CAN控制器和CAN隔離收發(fā)器模塊送到上位機； 所述的中央處理器為混合信號ISP微控制器，其上連接有參數(shù)寄存器； 所述的混合信號ISP微控制器中的9、10引腳聯(lián)接為單片機工作電壓3.3V電路，31、32引腳聯(lián)接為產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓++5V的基準(zhǔn)電路，12聯(lián)接復(fù)位電路； 所述的CAN控制器和CAN隔離收發(fā)器模塊通過讀、寫引腳相連； 所述的X方向傾角傳感器和無源濾波器通過OUTl和0UT2相連，X方向傾角傳感器通過6、7、12引腳獲得基準(zhǔn)電壓++5V ； Y方向傾角傳感器和無源濾波器通過OUTl和0UT2相連，Y方向傾角傳感器通過6、7、12引腳獲得基準(zhǔn)電壓++5V;無源濾波器由6個有極性電容、一個無極性電容組成； 所述的加熱模塊為恒溫電路，包括I個溫度傳感器、一個三極管做為加熱器進行加熱、一個運算放大器，R16和R15進行等量分壓，得到電壓基準(zhǔn)；運算放大器對I和3引腳的電壓值進行比較，3引腳值較高時，電路導(dǎo)通，三極管做為加熱器進行加熱；若電流太大，使R18的電壓值大于PN結(jié)電壓時，則三極管進行分流；R19電阻限制電路中的最大電流，使其不超過運算放大器的最大輸出電流值；R17和Cl組成的積分電路對信號進行延遲，對雜波進行過濾。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種姿態(tài)傳感器。姿態(tài)傳感器的敏感機理基于敏感原件內(nèi)的自然對流氣體與熱敏電阻的熱量交換，環(huán)境溫度的變化會導(dǎo)致傳感器靈敏度的溫度漂移。本發(fā)明設(shè)置角度傳感器、傳感器電源和中央處理器，傳感器電源通過直流電源濾波器與5V穩(wěn)壓器和加熱模塊相連；5V穩(wěn)壓器的電流一路通過3.3V穩(wěn)壓器輸入中央處理器，另一路輸入相互垂直的兩個角度傳感器，信號經(jīng)濾波后輸入中央處理器；中央處理器輸出的偏差值通過CAN控制器和CAN隔離收發(fā)器模塊送到上位機。本發(fā)明在姿態(tài)傳感器電路中設(shè)置了加熱模塊對兩個相互垂直的角度傳感器進行恒溫保護，能有效校正溫度變化影響，保證了角度傳感器的靈敏度，提高了姿態(tài)傳感器的檢測精度。
文檔編號G01C21/00GK103162685SQ20131007954
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者劉建設(shè), 申濤, 劉雅文 申請人:西安工業(yè)大學(xué)