基于霍尔效应的三维定位装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了基于霍尔效应用于感知三维位置的装置，包括三维位置感应电路板，三维位置感应电路板包括至少3只霍尔元件，至少2只霍尔元件位于X轴线上，至少1只霍尔元件位于Y轴线上，还包括内置有电压转换模块ADC的微型处理器，所有霍尔元件的输出端OUT均电连接到电压转换模块ADC上，所有霍尔元件处于同一平面，霍尔元件为霍尔线性器件。本发明的优点在于：结构简单，测定精度高，填补了空间三维定位的空白，可以应用在3D绘图,3D游戏的输入,增强用户体验，完成一个能够在小范围内精确感应目标(带有磁性)三维位置的一个装置。
【专利说明】基于霍尔效应的三维定位装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及3D成像技术，是基于霍尔效应用于感知三维位置的装置。
【背景技术】
[0002]随着3D技术的飞越发展，越来越成熟的3D成像技术和3D显示技术带来了前所未有的用户体验，与此同时，3D软件(尤其是3D游戏)犹如雨后春笋地出现，传统的输入方式例如鼠标，键盘已经难以满足人们的输入要求，人们急需要一种能够进行三维的输入的装置，本发明就是应这种需求而产生的。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种基于霍尔效应用于感知三维位置的装置。
[0004]本发明的目的主要通过以下技术方案实现:基于霍尔效应用于感知三维位置的装置，包括三维位置感应电路板，三维位置感应电路板包括至少3只霍尔元件，至少2只霍尔元件位于X轴线上，至少I只霍尔元件位于Y轴线上，还包括内置有电压转换模块ADC的微型处理器，所有霍尔元件的输出端OUT均电连接到电压转换模块ADC上，所有霍尔元件处于同一平面，霍尔元件为霍尔线性器件。
[0005]本发明的设计原理为:利用霍尔线性器件作为探测器件，将至少2只霍尔元件位于X轴线上，至少I只霍尔元件位于Y轴线上，构成一个平面的探测板体，在该探测板体上方悬置磁性物体，霍尔元件感应到磁性物体后输出电压，该电压上传到电压转换模块ADC上，由电压转换模块ADC转换为数字信号，该数字信号在微型处理器内进行逻辑运行，最后计算出磁性物体的X坐标和Y坐标，最后根据三个霍尔元件感应到的坐标计算出Z坐标，根据得出的X坐标、Y坐标、Z坐标最终得到磁性物体的三维坐标。一般只需要三个霍尔元件即可感应测算出磁性物体的三维坐标，但为了扩大识别范围，可以采用多个霍尔元件进行阵列排布处理。
[0006]优选的，当霍尔元件的数目为3时,其中I只霍尔元件为霍尔元件P3,另外2只霍尔元件分别为霍尔元件Pl和霍尔元件P2,此时,霍尔元件Pl的坐标是:X=-Nmm,Y=0 mm,霍尔元件P2的坐标是:X=+Nmm, Y=Omm,霍尔元件P2的坐标是:X=0mm, Y=+Pmm, N和P均为大于或小于零的数。
[0007]当霍尔元件的数目为3时，本发明的霍尔元件排布方式有以下三种:
第一种:霍尔元件Pl的坐标是:x=-2mm, Y=O mm,霍尔元件P2的坐标是:X=+2mm,Y=Omm,霍尔元件P2的坐标是:X=0mm, Y=+4mm。
[0008]第二种:霍尔元件Pl的坐标是:X=-4mm, Y=O mm,霍尔元件P2的坐标是:X=+4mm,Y=Omm,霍尔元件P2的坐标是:X=0mm, Y=+8mm。
[0009]第三种:霍尔元件Pl的坐标是:X=-lmm, Y=O mm,霍尔元件P2的坐标是:X=+lmm,Y=Omm,霍尔元件P2的坐标是:X=0mm, Y=+2mm。
[0010]微型处理器的数据输出端连接到PC机。微型处理器计算出的磁性物体三维坐标数据输出到PC机，可以由PC机应用到三维成像或3D游戏等应用中。
[0011]微型处理器的数据输出端通过蓝牙模块连接到PC机。可以使得本装置与应用机PC机分离。
[0012]为了保证霍尔元件正常工作，霍尔元件的电源端VCC连接到+5V的电源，+5V的电源与霍尔元件的电源端VCC之间串联有显示灯。
[0013]优选的，霍尔兀件的型号为SS495,微型处理器的型号为stm32f407。
[0014]本发明的优点在于:结构简单，测定精度高，填补了空间三维定位的空白，可以应用在3D绘图，3D游戏的输入，增强用户体验，完成一个能够在小范围内精确感应目标(带有磁性)三维位置的一个装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的电路图。
[0016]图2为三个霍尔元件的排布示意图。
[0017]图3为磁性物体三维坐标数据输出示意图。
[0018]图4为三个霍尔元件的电压数据输出示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0020]实施例1:
如图1-图4所不。
[0021]基于霍尔效应用于感知三维位置的装置，包括三维位置感应电路板，三维位置感应电路板包括至少3只霍尔元件，至少2只霍尔元件位于X轴线上，至少I只霍尔元件位于Y轴线上，还包括内置有电压转换模块ADC的微型处理器，所有霍尔元件的输出端OUT均电连接到电压转换模块ADC上，所有霍尔元件处于同一平面，霍尔元件为霍尔线性器件。
[0022]本发明的设计原理为:利用霍尔线性器件作为探测器件，将至少2只霍尔元件位于X轴线上，至少I只霍尔元件位于Y轴线上，构成一个平面的探测板体，在该探测板体上方悬置磁性物体，霍尔元件感应到磁性物体后输出电压，该电压上传到电压转换模块ADC上，由电压转换模块ADC转换为数字信号，该数字信号在微型处理器内进行逻辑运行，最后计算出磁性物体的X坐标和Y坐标，最后根据三个霍尔元件感应到的坐标计算出Z坐标，根据得出的X坐标、Y坐标、Z坐标最终得到磁性物体的三维坐标。一般只需要三个霍尔元件即可感应测算出磁性物体的三维坐标，但为了扩大识别范围，可以采用多个霍尔元件进行阵列排布处理。
[0023]优选的，当霍尔元件的数目为3时,其中I只霍尔元件为霍尔元件P3,另外2只霍尔元件分别为霍尔元件Pl和霍尔元件P2,此时,霍尔元件Pl的坐标是:X=-Nmm,Y=0 mm,霍尔元件P2的坐标是:X=+Nmm, Y=Omm,霍尔元件P2的坐标是:X=0mm, Y=+Pmm, N和P均为大于或小于零的数。
[0024]当霍尔元件的数目为3时，本发明的霍尔元件排布方式有以下三种:
第一种:霍尔元件Pl的坐标是:x=-2mm, Y=O mm,霍尔元件P2的坐标是:X=+2mm,Y=Omm,霍尔元件P2的坐标是:X=0mm, Y=+4mm。
[0025]第二种:霍尔元件Pl的坐标是:X=-4mm, Y=O mm,霍尔元件P2的坐标是:X=+4mm,Y=Omm,霍尔元件P2的坐标是:X=0mm, Y=+8mm。
[0026]第三种:霍尔元件Pl的坐标是:X=-lmm, Y=O mm,霍尔元件P2的坐标是:X=+lmm,Y=Omm,霍尔元件P2的坐标是:X=0mm, Y=+2mm。
[0027]按照上述三种霍尔元件排布方式便于提高测定精度。
[0028]微型处理器的数据输出端连接到PC机。微型处理器计算出的磁性物体三维坐标数据输出到PC机，可以由PC机应用到三维成像或3D游戏等应用中。
[0029]微型处理器的数据输出端通过蓝牙模块连接到PC机。可以使得本装置与应用机PC机分离。
[0030]为了保证霍尔元件正常工作，霍尔元件的电源端VCC连接到+5V的电源，+5V的电源与霍尔元件的电源端VCC之间串联有显示灯。
[0031]优选的，霍尔兀件的型号为SS495,微型处理器的型号为stm32f407。
[0032]本发明通过电压转换模块ADC采集3个预先安装的高灵敏度线性霍尔元件(SS495)的输出电压，计算出3个不同位置的磁场强度，计算得出此时目标离3个霍尔元件的距离，从而可以计算出目标的三维坐标，即得到目标的三维位置。然后通过蓝牙传输到各种类型的终端，终端可以为三维显示装置或PC机或智能手机等。同一水平面安装3个霍尔元件ss495，可以紧贴电路板安装，空间结构尽量保持正交，方便后续数据处理与并保持较高的定位精度。在安装后，保持三个元件位置固定，不可移动，若元件相对位置轻微改变，改变小于0.5mm,对定位结果影响不大。
[0033]如上所述，则能很好的实现本发明。
【权利要求】
1.基于霍尔效应用于感知三维位置的装置，其特征在于:包括三维位置感应电路板，三维位置感应电路板包括至少3只霍尔元件，至少2只霍尔元件位于X轴线上，至少I只霍尔元件位于Y轴线上，还包括内置有电压转换模块ADC的微型处理器，所有霍尔元件的输出端OUT均电连接到电压转换模块ADC上，所有霍尔元件处于同一平面，霍尔元件为霍尔线性器件。
2.根据权利要求1所述的基于霍尔效应用于感知三维位置的装置，其特征在于:当霍尔元件的数目为3时,其中I只霍尔元件为霍尔元件P3,另外2只霍尔元件分别为霍尔元件Pl和霍尔元件P2,此时,霍尔元件Pl的坐标是:X=-Nmm,Y=0 mm,霍尔元件P2的坐标是:X=+Nmm, Y=Omm,霍尔元件P2的坐标是:X=0mm, Y=+Pmm, N和P均为大于或小于零的数。
3.根据权利要求2所述的基于霍尔效应用于感知三维位置的装置，其特征在于:霍尔元件Pl的坐标是:X=-2mm, Y=O mm,霍尔元件P2的坐标是:X=+2mm, Y=Omm,霍尔元件P2的坐标是:X=0mm，Y=+4mm。
4.根据权利要求2所述的基于霍尔效应用于感知三维位置的装置，其特征在于:霍尔元件Pl的坐标是:X=-4mm, Y=O mm,霍尔元件P2的坐标是:X=+4mm, Y=Omm,霍尔元件P2的坐标是:X=0mm，Y=+8mm。
5.根据权利要求2所述的基于霍尔效应用于感知三维位置的装置，其特征在于:霍尔元件Pl的坐标是:X=-lmm, Y=O mm,霍尔元件P2的坐标是:X=+lmm, Y=Omm,霍尔元件P2的坐标是:X=0mm, Y=+2mm。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于霍尔效应用于感知三维位置的装置，其特征在于:微型处理器的数据输出端连接到PC机。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于霍尔效应用于感知三维位置的装置，其特征在于:微型处理器的数据输出端通过蓝牙模块连接到PC机。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于霍尔效应用于感知三维位置的装置，其特征在于:霍尔元件的电源端VCC连接到+5V的电源，+5V的电源与霍尔元件的电源端VCC之间串联有显示灯。
9.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于霍尔效应用于感知三维位置的装置，其特征在于:霍尔元件的型号为SS495，微型处理器的型号为stm32f407。
【文档编号】G01B7/004GK104165572SQ201410263154
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年6月14日 优先权日:2014年6月14日
【发明者】林家荣, 徐敬亚 申请人:林家荣, 徐敬亚