專利名稱：霍爾傾角傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種霍爾傾角傳感器，屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在自動(dòng)控制和工程設(shè)計(jì)中，常常需要對(duì)某一個(gè)平面或基準(zhǔn)進(jìn)行傾角測(cè)量，或進(jìn)行 自動(dòng)水平調(diào)節(jié)，特別是在自動(dòng)控制中，經(jīng)常需要對(duì)某一物體進(jìn)行動(dòng)態(tài)水平控制，這就要求儀 器能對(duì)水平傾角進(jìn)行自動(dòng)動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量；在某些高精度的測(cè)量系統(tǒng)中，還要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行 快速調(diào)平或?qū)δ承┭b置與水平面的傾斜角進(jìn)行快速高精度的測(cè)量。這些都是傳統(tǒng)傾角測(cè)量 系統(tǒng)和水平儀很難做到的。旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的傾角測(cè)量屬于有加速度干擾的動(dòng)態(tài)傾斜角度測(cè)量的一種。在旋轉(zhuǎn) 參考系下，物體受到指向旋轉(zhuǎn)中心的連接物的牽引力，但卻相對(duì)于該參考系靜止，沒有加速 度，不符合牛頓第一定律。所以，相對(duì)于慣性系作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的參考系也是非慣性系，要在這 種參考系中保持牛頓第二定律形式不變，在質(zhì)點(diǎn)靜止于此參考系的情況下，應(yīng)引入離心慣 性力，該力與旋轉(zhuǎn)軸垂直，該狀態(tài)下影響被測(cè)對(duì)象傾斜角度正確輸出的加速度正是該力造 成的。
實(shí)用新型內(nèi)容本發(fā)明提供的霍爾傾角傳感器可以抵消在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下由于離心慣性力引起的測(cè) 量誤差，并可以對(duì)水平面的傾斜角進(jìn)行快速高精度的測(cè)量?；魻杻A角傳感器，包括由外殼、霍爾傳感器、軸承、旋轉(zhuǎn)軸、永久磁鐵和單片機(jī)，其 中外殼為矩形框結(jié)構(gòu)，霍爾傳感器安裝在外殼內(nèi)側(cè)面的下方，軸承也固定在外殼內(nèi)側(cè)，永久 磁鐵為圓柱體形，永久磁鐵通過沿直徑方向的旋轉(zhuǎn)軸安裝在外殼內(nèi)側(cè)的軸承上，霍爾傳感 器的一個(gè)平面與外殼的一個(gè)面平行，旋轉(zhuǎn)軸的位置略靠近永久磁鐵向上的一面，以保持在 靜止?fàn)顟B(tài)下該面與水平面平行并位于上方，單片機(jī)固定安裝在外殼上并與霍爾傳感器連 接。工作方式當(dāng)霍爾傾角傳感器的外殼偏離水平面時(shí)，霍耳傳感器隨之偏離水平面， 永久磁鐵也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度；霍耳傳感器相對(duì)于永久磁鐵的角度變化將導(dǎo)致穿過其內(nèi)部 的磁力線密度的變化，最終導(dǎo)致輸出電壓的變化。輸出電壓經(jīng)功放之后通往單片機(jī)，后者通 過預(yù)置的曲線逆合程序?qū)㈦妷簱Q算為水平傾角數(shù)據(jù)；假定永久磁鐵的重心與其旋轉(zhuǎn)軸之間的距離為r，則傾角計(jì)算公式為<formula>formula see original document page 3</formula>其中θ 為永久磁鐵相對(duì)于霍耳傳感器的傾斜角度，g為重力加速度，式為θ的二 階導(dǎo)數(shù)，通過磁鐵相對(duì)于霍耳器件的傾斜角度的最近三個(gè)采樣值得到，即<formula>formula see original document page 3</formula>其中T為霍耳傾角傳感器的采樣周期。有益效果本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)地面及空間環(huán)境任意運(yùn)動(dòng)物體傾角的快速精確測(cè)量，并比同類型測(cè)量設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
圖1為本發(fā)明霍爾傾角傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖其中1-外殼、2-永久磁鐵、3-霍爾傳感器、4-軸承、5-旋轉(zhuǎn)軸具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明如圖1所示，霍爾傾角傳感器，包括由外殼1、霍爾傳感器3、軸承4、旋轉(zhuǎn)軸5、永久 磁鐵2和單片機(jī)，其中外殼1為矩形框結(jié)構(gòu)，霍爾傳感器3安裝在外殼1內(nèi)側(cè)面的下方，軸 承4也固定在外殼1內(nèi)側(cè)，永久磁鐵2為圓柱體形，永久磁鐵2通過沿直徑方向的旋轉(zhuǎn)軸5 安裝在外殼內(nèi)側(cè)的軸承4上，霍爾傳感器3的一個(gè)平面與外殼1的一個(gè)面平行，旋轉(zhuǎn)軸5的 位置略靠近永久磁鐵2向上的一面，以保持在靜止?fàn)顟B(tài)下該面與水平面平行并位于上方， 單片機(jī)固定安裝在外殼1上并與霍爾傳感器3連接。工作方式當(dāng)霍爾傾角傳感器的外殼1偏離水平面時(shí)，霍耳傳感器3隨之偏離水平 面，永久磁鐵2也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度；霍耳傳感器3相對(duì)于永久磁鐵2的角度變化將導(dǎo)致穿 過其內(nèi)部的磁力線密度的變化，最終導(dǎo)致輸出電壓的變化。輸出電壓經(jīng)功放之后通往單片 機(jī)，后者通過預(yù)置的曲線逆合程序?qū)㈦妷簱Q算為水平傾角數(shù)據(jù)；假定永久磁鐵2的重心與其旋轉(zhuǎn)軸之間的距離為r，則傾角計(jì)算公式為Ψ
g其中θ 為永久磁鐵相對(duì)于霍耳傳感器的傾斜角度，g為重力加速度，式為θ的二 階導(dǎo)數(shù)，通過磁鐵相對(duì)于霍耳器件的傾斜角度的最近三個(gè)采樣值得到，即θ = θ"+θ“其中T為霍耳傾角傳感器的采樣周期。
權(quán)利要求霍爾傾角傳感器，包括由外殼(1)、霍爾傳感器(3)、軸承(4)、旋轉(zhuǎn)軸(5)、永久磁鐵(2)和單片機(jī)，其特征在于外殼(1)為矩形框結(jié)構(gòu)，霍爾傳感器(3)安裝在外殼(1)內(nèi)側(cè)面的下方，軸承(4)也固定在外殼(1)內(nèi)側(cè)，永久磁鐵(2)為圓柱體形，永久磁鐵(2)通過沿直徑方向的旋轉(zhuǎn)軸(5)安裝在外殼(1)內(nèi)側(cè)的軸承(4)上，霍爾傳感器(3)的一個(gè)平面與外殼(1)的一個(gè)面平行，旋轉(zhuǎn)軸(5)的位置靠近永久磁鐵(2)向上的一面，以保持在靜止?fàn)顟B(tài)下該面與水平面平行并位于上方，單片機(jī)固定安裝在外殼(1)上并與霍爾傳感器(3)連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種霍爾傾角傳感器，用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的傾角變化情況，屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域。霍爾傾角傳感器包括由外殼、霍爾傳感器、軸承、旋轉(zhuǎn)軸、永久磁鐵和單片機(jī)，其中外殼為矩形框結(jié)構(gòu)，霍爾傳感器安裝在外殼內(nèi)側(cè)面的下方，軸承也固定在外殼內(nèi)側(cè)，永久磁鐵為圓柱體形，永久磁鐵通過沿直徑方向的旋轉(zhuǎn)軸安裝在外殼內(nèi)側(cè)的軸承上，霍爾傳感器的一個(gè)平面與外殼的一個(gè)面平行，旋轉(zhuǎn)軸的位置略靠近永久磁鐵向上的一面，以保持在靜止?fàn)顟B(tài)下該面與水平面平行并位于上方，單片機(jī)固定安裝在外殼上并與霍爾傳感器連接。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)對(duì)地面及空間環(huán)境任意運(yùn)動(dòng)物體傾角的快速精確測(cè)量，并比同類型測(cè)量設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01D5/14GK201569429SQ20092027950
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者安凱 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一三研究所