本发明涉及一种传感器，具体是一种用于智能道闸上的高精密角度传感器。
背景技术：
角度传感器广泛应用于汽车、机械、航空、航天、航海、工业自动化等领域。它主要分为接触式和非接触式两种，由于接触式的角度传感器随着使用时间的增长，会存在机械磨损、精度降低、经常维修甚至更换新设备等缺点，这不仅提高了生产成本还容易使被测设备的质量没保证，而非接触式角度传感器则克服了这些缺点。常用的非接触式角度传感器有光电式和磁电式的。光电式的虽然精度比磁电式的高，但对环境要求苛刻、抗震性也较差，因此也就不适用于环境较复杂的工业场所。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于智能道闸上的高精密角度传感器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于智能道闸上的高精密角度传感器，包括电源模块，磁传感器信号采集模块、微处理器模块、信号输出模块，所述电源模块分别给磁传感器信号采集模块、微处理器模块、信号输出模块供电，磁传感器信号采集模块将采集到的信号传输给微处理器，微处理器还连接信号输出模块。
作为本发明再进一步的方案：所述磁传感器信号采集模块采用mlx90316芯片。
作为本发明再进一步的方案：所述微处理器模块选用mc9s08dz60。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是基于mlx90316的非接触式、低成本、高分辨率，高抗干扰的磁性角度传感器的设计方案。其利用霍尔传感器mlx90316所设计的磁性角度传感器具有非接触式、高精度、高抗干扰等优点。通过对机械结构和硬件电路的分析，找出误差来源，在此基础上编写软件算法，实现角度值的测量，精度能达到0.5°，满足所要求的技术指标，可广泛运用于汽车、电机等工业领域中。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种用于智能道闸上的高精密角度传感器，包括电源模块，磁传感器信号采集模块、微处理器模块、信号输出模块，所述电源模块分别给磁传感器信号采集模块、微处理器模块、信号输出模块供电，磁传感器信号采集模块将采集到的信号传输给微处理器，微处理器还连接信号输出模块。
磁传感器信号采集模块采用mlx90316芯片。微处理器模块选用mc9s08dz60。
本发明的工作原理是：磁传感器信号采集模块主要通过集成有双轴霍尔元件的集成芯片感知角度的变化，并以模拟信号或数字信号方式输出到微处理器中，经过一定的编码和解码，由微处理器输出工业用的电压或电流信号，或者以串口通信方式输出数字信号。为了减小系统的复杂度和误差来源，信号采集单元选择melexis公司的mlx90316芯片。它属于cmos霍尔传感器，可以输出与芯片表面平行的磁场相对应的角度位置信息，并以spi的串行通信方式输出数字信号，省去了a/d转换电路，这极大的减小了系统设计的复杂度。微处理模块选用freescale公司的mc9s08dz60，它是一款小体积、低成本、低功耗和较多外部接口的16位微处理器。
硬件电路的核心是磁传感器信号采集模块，它主要是利用磁传感器芯片mlx90316来实现的，它可以把磁场的变化转化为角度信息。
mlx90316芯片是集成了tria度istm型的cmos霍尔传感器，当外加磁场的分量与芯片表面平行时则可输出两路正交磁场信息，根据这一特点可以获得对应的角度位置信息。当小型磁铁(径向磁化)在芯片表面上方旋转时，mlx90316芯片内的集磁片(imc)可以将平行作用于芯片表面的磁场集中起来，并在imc结构的边缘产生正比于磁场的垂直分量，再通过两对位于imc下方的传统平面霍尔元件来检测此信号。这两对霍尔元件的放置方向相互垂直，并都平行于芯片表面(x轴和y轴方向)，通过这样的结构可以将实际角度编码为两个相位差为90°的正弦信号xv和yv，并正比于磁场强度。
这两路霍尔信号将通过一个完全差分、带有经典偏移消除技术的模拟处理链进行放大、采样。调节后的模拟信号再通过adc(可编程为14bits或15bits)转换为数字信号，之后这两个数字信号再通过芯片内部的由dsp实现的反正切函数计算模块来计算角度，计算公式为：
实际中vx和vy还存在式(1)所示的误差表达式：
vx＝vx0+axsin(90°-α-β)
vy＝vy0+aysin(α)
mlx90316的偏移误差、灵敏度误差和垂直度误差都会对输出的角度信息产生较大的影响。虽然芯片内部使用了动态偏移电压消除机制，并且可以在一定程度上通过芯片内置的dsp模块来调整它们之间的正交性，但这些误差仍会反应在传感器的输出信号上。通常由芯片本身所产生的误差在0.3度以内。
传感器输出的表征当前角度值的信号可以以串行数字通信(spi)方式输出，也可再通过d/a转换器变回模拟信号，以pwm模式或模拟量形式输出。为了满足设计电路的结构简单、成本低等要求，这里选择的是spi输出模式，避免了模拟输入带来的额外误差源。