一種基于mlx90316的磁性角度傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁性角度傳感器，尤其涉及一種基于MLX90316的磁性角度傳感器，屬于傳感器控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]磁場(chǎng)傳感器是可以將各種磁場(chǎng)及其變化的量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出的裝置。自然界和人類社會(huì)生活的許多地方都存在磁場(chǎng)或與磁場(chǎng)相關(guān)的信息。利用人工設(shè)置的永久磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)，可作為許多種信息的載體。因此，探測(cè)、采集、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、復(fù)現(xiàn)和監(jiān)控各種磁場(chǎng)和磁場(chǎng)中承載的各種信息的任務(wù)，自然就落在磁場(chǎng)傳感器身上。在當(dāng)今的信息社會(huì)中，磁場(chǎng)傳感器已成為信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)中不可缺少的基礎(chǔ)元件。目前，人們已研制出利用各種物理、化學(xué)和生物效應(yīng)的磁傳感器，并已在科研、生產(chǎn)和社會(huì)生活的各個(gè)方面得到廣泛應(yīng)用，承擔(dān)起探究種種信息的任務(wù)。
早先的磁傳感器，是伴隨測(cè)磁儀器的進(jìn)步而逐步發(fā)展的。在眾多的測(cè)磁方法中，大都將磁場(chǎng)信息變成電訊號(hào)進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)磁儀器中“探頭”或“取樣裝置”就是磁傳感器。隨著信息產(chǎn)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸、電力電子技術(shù)、辦公自動(dòng)化、家用電器、醫(yī)療儀器等等的飛速發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，需用大量的傳感器將需進(jìn)行測(cè)量和控制的非電參量，轉(zhuǎn)換成可與計(jì)算機(jī)兼容的訊號(hào)，作為它們的輸入訊號(hào)，這就給磁傳感器的快速發(fā)展提供了機(jī)會(huì)，形成了相當(dāng)可觀的磁傳感器產(chǎn)業(yè)
角度傳感器廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)械、航空、航天、航海、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。它主要分為接觸式和非接觸式兩種，由于接觸式的角度傳感器隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，會(huì)存在機(jī)械磨損、精度降低、經(jīng)常維修甚至更換新設(shè)備等缺點(diǎn)，這不僅提高了生產(chǎn)成本還容易使被測(cè)設(shè)備的質(zhì)量沒(méi)保證，而非接觸式角度傳感器則克服了這些缺點(diǎn)。常用的非接觸式角度傳感器有光電式和磁電式的。光電式的雖然精度比磁電式的高，但對(duì)環(huán)境要求苛刻、抗震性也較差，因此也就不適用于環(huán)境較復(fù)雜的工業(yè)場(chǎng)所。正是基于這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種基于磁電式的角度傳感器，它具有成本低廉，抗干擾性高，分辨力在0.5°以內(nèi)等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)【背景技術(shù)】的不足提供了一種接觸式、低成本、高分辨率，高抗干擾的基于MLX90316的磁性角度傳感器。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案
一種基于MLX90316的磁性角度傳感器，包含磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路、微控制器模塊、信號(hào)輸出模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路和電源模塊，所述磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路通過(guò)依次連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路連接微控制器模塊，所述微控制器模塊的輸出端連接信號(hào)輸出模塊，所述電源模塊用于提供磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路、微控制器模塊、信號(hào)輸出模塊所需電會(huì)K ;
所述放大電路包含放大器芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端分別連接第一電阻和第二電阻的一端，第二電阻的另一端連接放大器芯片的正極，放大器芯片的負(fù)極與第三電阻串聯(lián)后與第一電阻的另一端接地，放大器芯片的電壓輸出端連接微控制器模塊的輸入端。
[0005]作為本發(fā)明一種基于MLX90316的磁性角度傳感器的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述微控制器模塊采用Freescale公司的MC9S08DZ60微處理器。
[0006]作為本發(fā)明一種基于MLX90316的磁性角度傳感器的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路的芯片型號(hào)為MLX90316。
[0007]作為本發(fā)明一種基于MLX90316的磁性角度傳感器的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的芯片型號(hào)為T(mén)MS320LF240。
[0008]作為本發(fā)明一種基于MLX90316的磁性角度傳感器的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述電源模塊采用可充電電池。
[0009]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1、本發(fā)明成本低廉，抗干擾性高，分辨力在0.5°以內(nèi)；
2、本發(fā)明在為實(shí)現(xiàn)惡劣環(huán)境下角度值的測(cè)量的基礎(chǔ)上，使用了一種基于MLX90316的非接觸式、低成本、高分辨率，高抗干擾的磁性角度傳感器。通過(guò)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)和硬件電路的分析，找出誤差來(lái)源，實(shí)現(xiàn)角度值的測(cè)量，精度能達(dá)到0.5°，滿足所要求的技術(shù)指標(biāo)，可廣泛運(yùn)用于汽車(chē)、電機(jī)等工業(yè)領(lǐng)域中。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；
圖2是本發(fā)明放大電路電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
如圖1所示，一種基于MLX90316的磁性角度傳感器，包含磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路、微控制器模塊、信號(hào)輸出模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路和電源模塊，所述磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路通過(guò)依次連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路連接微控制器模塊，所述微控制器模塊的輸出端連接信號(hào)輸出模塊，所述電源模塊用于提供磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路、微控制器模塊、信號(hào)輸出模塊所需電能；
如圖2所示，所述放大電路包含放大器芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端分別連接第一電阻和第二電阻的一端，第二電阻的另一端連接放大器芯片的正極，放大器芯片的負(fù)極與第三電阻串聯(lián)后與第一電阻的另一端接地，放大器芯片的電壓輸出端連接微控制器模塊的輸入端。
[0012]其中，所述微控制器模塊采用Freescale公司的MC9S08DZ60微處理器，所述磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路的芯片型號(hào)為MLX90316，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的芯片型號(hào)為T(mén)MS320LF240，所述電源模塊采用可充電電池。
[0013]磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路主要通過(guò)集成有雙軸霍爾元件的集成芯片感知角度的變化，并以模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)方式輸出到微處理器中，經(jīng)過(guò)一定的編碼和解碼，由微處理器輸出工業(yè)用的電壓或電流信號(hào)，或者以串口通信方式輸出數(shù)字信號(hào)。為了減小系統(tǒng)的復(fù)雜度和誤差來(lái)源，信號(hào)采集單元選擇Melexis公司的MLX90316芯片。它屬于CMOS霍爾傳感器，可以輸出與芯片表面平行的磁場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的角度位置信息，并以SPI的串行通信方式輸出數(shù)字信號(hào)，這極大的減小了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。
[0014]微控制器模塊選用Freescale公司的MC9S08DZ60，它是一款小體積、低成本、低功耗和較多外部接口的16位微處理器；它具有24路12位的A/D通道、控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、串行外圍設(shè)備接口模塊、串行通信接口、內(nèi)部集成電路總線等外設(shè)數(shù)字接口，很適合與外界進(jìn)行數(shù)字信號(hào)通信。
[0015]當(dāng)磁鐵在芯片表面上方旋轉(zhuǎn)時(shí)，MLX90316芯片內(nèi)的集磁片可以將平行作用于芯片表面的磁場(chǎng)集中起來(lái)，并在MC結(jié)構(gòu)的邊緣產(chǎn)生正比于磁場(chǎng)的垂直分量，再通過(guò)兩對(duì)位于IMC下方的傳統(tǒng)平面霍爾元件來(lái)檢測(cè)此信號(hào)。
[0016]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)惡劣環(huán)境下角度值的測(cè)量的基礎(chǔ)上，發(fā)明了一種基于MLX90316的非接觸式、低成本、高分辨率，高抗干擾的磁性角度傳感器的設(shè)計(jì)方案。方案利用霍爾傳感器MLX90316所設(shè)計(jì)的磁性角度傳感器具有非接觸式、高精度、高抗干擾等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)和硬件電路的分析，找出誤差來(lái)源，在此基礎(chǔ)上編寫(xiě)軟件算法，實(shí)現(xiàn)角度值的測(cè)量，精度能達(dá)到0.5°，滿足所要求的技術(shù)指標(biāo)，可廣泛運(yùn)用于汽車(chē)、電機(jī)等工業(yè)領(lǐng)域中。
[0017]綜上所述，本發(fā)明只保護(hù)硬件之間的連接關(guān)系及整體結(jié)構(gòu)，不保護(hù)硬件所涉及的具體算法，以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于MLX90316的磁性角度傳感器，其特征在于:包含磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路、微控制器模塊、信號(hào)輸出模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路和電源模塊，所述磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路通過(guò)依次連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路連接微控制器模塊，所述微控制器模塊的輸出端連接信號(hào)輸出模塊，所述電源模塊用于提供磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路、微控制器模塊、信號(hào)輸出模塊所需電能；所述放大電路包含放大器芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端分別連接第一電阻和第二電阻的一端，第二電阻的另一端連接放大器芯片的正極，放大器芯片的負(fù)極與第三電阻串聯(lián)后與第一電阻的另一端接地，放大器芯片的電壓輸出端連接微控制器模塊的輸入端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MLX90316的磁性角度傳感器，其特征在于:所述微控制器模塊采用Freescale公司的MC9S08DZ60微處理器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MLX90316的磁性角度傳感器，其特征在于:所述磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路的芯片型號(hào)為MLX90316。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MLX90316的磁性角度傳感器，其特征在于:所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的芯片型號(hào)為T(mén)MS320LF240。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MLX90316的磁性角度傳感器，其特征在于:所述電源模塊采用可充電電池。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于MLX90316的磁性角度傳感器，包含磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路、微控制器模塊、信號(hào)輸出模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路和電源模塊，所述磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路通過(guò)依次連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路連接微控制器模塊，所述微控制器模塊的輸出端連接信號(hào)輸出模塊，所述電源模塊用于提供磁感應(yīng)信號(hào)檢測(cè)電路、微控制器模塊、信號(hào)輸出模塊所需電能。
【IPC分類】G01B7/30
【公開(kāi)號(hào)】CN105043239
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510483359
【發(fā)明人】涂善軍, 何斌, 楊宏江, 沈國(guó)慶, 吳月飛, 楊啟超
【申請(qǐng)人】南京博納威電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月8日