专利名称：姿态传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种姿态传感器。
背景技术：
姿态传感器，指能感受物体姿态(轴线对重力坐标系的空间位置)并转换成可用输出信号的传感器，其敏感机理是基于敏感原件内的自然对流气体与热敏电阻的热量交换，因此，环境温度的变化会引起敏感原件内温度场的重新分布，导致检测电桥输出电压的波动和传感器灵敏度的温度漂移。有的姿态传感器中使用温度传感器进行温度的测量，并通过补偿值计算得出姿态结果。该方法受限于补偿值的选取，有一定误差。目前的姿态传感器电路中倾角传感器直接使用滤波后的电源电压，若电源电压产生波动，则不能保证姿态传感器的测量准确度。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用加热模块对角度传感器进行恒温保护、从而校正温度变化影响的姿态传感器，保证倾角传感器和A/D转换器使用相同的电压基准，保证测量值不受电源电压波动的影响。本发明所采用的技术方案是:
姿态传感器，设置有角度传感器、传感器电源和中央处理器，其特征在于:
所述的传感器电源通过直流电源滤波器与5V稳压器和加热模块相连；
5V稳压器的电流一路通过3.3V稳压器输入中央处理器，另一路输入相互并联的两个角度传感器，两个角度传感器的信号经过无源滤波器的数字滤波后输入中央处理器的两个差分输入通道；
两个角度传感器分别为X方向倾角传感器和Y方向倾角传感器，相互垂直安装在电路板上；
中央处理器输出的偏差值通过CAN控制器和CAN隔离收发器模块送到上位机。所述的中央处理器为混合信号ISP微控制器，其上连接有参数寄存器。所述的混合信号ISP微控制器中的9、10引脚联接为单片机工作电压3.3V电路，31、32引脚联接为产生基准电压++5V的基准电路，12联接复位电路。所述的CAN控制器和CAN隔离收发器模块通过读、写引脚相连。所述的X方向倾角传感器和无源滤波器通过OUTl和0UT2相连，X方向倾角传感器通过6、7、12引脚获得基准电压++5V ；
所述的Y方向倾角传感器和无源滤波器通过OUTl和0UT2相连，Y方向倾角传感器通过6、7、12引脚获得基准电压++5V ；
所述的无源滤波器由6个有极性电容、一个无极性电容组成。所述的加热模块为恒温电路，包括I个温度传感器、一个三极管做为加热器进行加热、一个运算放大器，R16和R15进行等量分压，得到电压基准； 运算放大器对I和3引脚的电压值进行比较，3引脚值较高时，电路导通，三极管做为加热器进行加热；若电流太大，使R18的电压值大于PN结电压时，则三极管进行分流；
R19电阻限制电路中的最大电流，使其不超过运算放大器的最大输出电流值；
R17和Cl组成的积分电路对信号进行延迟，对杂波进行过滤。本发明具有以下优点:
本发明在姿态传感器电路中设置了加热模块对两个相互垂直的角度传感器进行恒温保护，能有效校正温度变化影响，保证了角度传感器的灵敏度，提高了姿态传感器的检测精度。本发明的A/D转换器和传感器使用同样的电压基准。由于外部温度、时间等的变化，输入的电源电压大小可能发生一定变化。因为电压基准和输入的电源电压呈线性关系，A/D转换器转换位数不变，所以同样的基准可以保证A/D转换器的转换准确度不变，传感器的测量准确度不变。
图1为姿态传感器电路工作原理框图。图2为混合信号ISP微控制器连接图。图3为CAN控制器连接图。图4为X方向倾角传感器。图5为Y方向倾角传感器。图6为加热电路。图7为姿态传感器电路连接图。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明进行详细的说明。参见图1和图7，本发明所涉及的一种姿态传感器，设置有角度传感器、传感器电源和中央处理器，传感器电源通过直流电源滤波器与5V稳压器和加热模块相连，传感器电源和直流电源滤波器滤波器相连，可以防止双向干扰。传感器电源和A/D转换器的基准电源相同，均为由5V稳压器稳压后的电源信号。5V稳压器的电流一路通过3.3V稳压器输入中央处理器，消除电压波动；另一路输入相互并联的两个角度传感器，这两个角度传感器分别为X方向倾角传感器和Y方向倾角传感器，相互垂直安装在电路板上。两个角度传感器的信号经过无源滤波器的数字滤波后输入中央处理器的两个差分输入通道。当被测物体位置发生变化，与水平线成一定角度时，两个角度传感器检测物体与水平线的偏差角度，将该角度值输送给中央处理器。中央处理器将两个角度传感器的信号进行数字滤波，并利用均方根算法处理，再乘以相关系数得到姿态的偏差值。中央处理器输出的偏差值通过CAN控制器和CAN隔离收发器模块送到上位机。中央处理器为混合信号ISP微控制器，其上连接有参数寄存器。参见图2，混合信号ISP微控制器中的9、10引脚联接为单片机工作电压3.3V电路，31、32引脚联接为产生基准电压++5V的基准电路，12联接复位电路。参见图3，CAN控制器和CAN隔离收发器模块通过读、写引脚相连。参见图4和图5，X方向倾角传感器和无源滤波器通过OUTl和0UT2相连，X方向倾角传感器通过6、7、12引脚获得基准电压++5V ； Y方向倾角传感器和无源滤波器通过OUTl和0UT2相连，Y方向倾角传感器通过6、7、12引脚获得基准电压++5V ;无源滤波器由6个有极性电容、一个无极性电容组成。参见图6，加热模块为恒温电路，包括I个温度传感器、一个三极管做为加热器进行加热、一个运算放大器，R16和R15进行等量分压，得到电压基准；运算放大器对I和3引脚的电压值进行比较，3引脚值较高时，电路导通，三极管做为加热器进行加热；若电流太大，使R18的电压值大于PN结电压时，则三极管进行分流；R19电阻限制电路中的最大电流，使其不超过运算放大器的最大输出电流值；R17和Cl组成的积分电路对信号进行延迟，对杂波进行过滤。本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.姿态传感器，设置有角度传感器、传感器电源和中央处理器，其特征在于: 所述的传感器电源通过直流电源滤波器与5V稳压器和加热模块相连；5V稳压器的电流一路通过3.3V稳压器输入中央处理器，另一路输入相互并联的两个角度传感器，两个角度传感器的信号经过无源滤波器的数字滤波后输入中央处理器的两个差分输入通道；两个角度传感器分别为X方向倾角传感器和Y方向倾角传感器，相互垂直安装在电路板上；中央处理器输出的偏差值通过CAN控制器和CAN隔离收发器模块送到上位机； 所述的中央处理器为混合信号ISP微控制器，其上连接有参数寄存器； 所述的混合信号ISP微控制器中的9、10引脚联接为单片机工作电压3.3V电路，31、32引脚联接为产生基准电压++5V的基准电路，12联接复位电路； 所述的CAN控制器和CAN隔离收发器模块通过读、写引脚相连； 所述的X方向倾角传感器和无源滤波器通过OUTl和0UT2相连，X方向倾角传感器通过6、7、12引脚获得基准电压++5V ； Y方向倾角传感器和无源滤波器通过OUTl和0UT2相连，Y方向倾角传感器通过6、7、12引脚获得基准电压++5V;无源滤波器由6个有极性电容、一个无极性电容组成； 所述的加热模块为恒温电路，包括I个温度传感器、一个三极管做为加热器进行加热、一个运算放大器，R16和R15进行等量分压，得到电压基准；运算放大器对I和3引脚的电压值进行比较，3引脚值较高时，电路导通，三极管做为加热器进行加热；若电流太大，使R18的电压值大于PN结电压时，则三极管进行分流；R19电阻限制电路中的最大电流，使其不超过运算放大器的最大输出电流值；R17和Cl组成的积分电路对信号进行延迟，对杂波进行过滤。
全文摘要
本发明涉及一种姿态传感器。姿态传感器的敏感机理基于敏感原件内的自然对流气体与热敏电阻的热量交换，环境温度的变化会导致传感器灵敏度的温度漂移。本发明设置角度传感器、传感器电源和中央处理器，传感器电源通过直流电源滤波器与5V稳压器和加热模块相连；5V稳压器的电流一路通过3.3V稳压器输入中央处理器，另一路输入相互垂直的两个角度传感器，信号经滤波后输入中央处理器；中央处理器输出的偏差值通过CAN控制器和CAN隔离收发器模块送到上位机。本发明在姿态传感器电路中设置了加热模块对两个相互垂直的角度传感器进行恒温保护，能有效校正温度变化影响，保证了角度传感器的灵敏度，提高了姿态传感器的检测精度。
文档编号G01C21/00GK103162685SQ20131007954
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者刘建设, 申涛, 刘雅文 申请人:西安工业大学