专利名称：一种智能电位器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电位器，具体地讲，是一种具有可编程功能的智能电位器。
背景技术：
常见的电位器是指具有引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。它通常由电阻体和可移动的电刷或滑动系统组成，当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。即当电阻体的两个固定触电之间外加一个电压时，通过转动或滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触点位置成一定关系的电压。目前使用的电位器一般为触点式电位器，由电阻膜和触点构成，直接调节触点在电阻膜上所处的位置，可调整电阻的大小，从而调整电位的高低。中国专利号为02217324. 2，名称为“无触点电位器”的实用新型专利公开了一种无触点电位器，它是由传感系统和电路分析转换系统构成，它的传感系统是由感应线圈和感应体组成，感应线圈是一个螺线管线圈，感应体是一根导磁体，感应体靠近感应线圈，感应体与感应线圈之间的相对位置可操纵移动。该实用新型专利通过调整感应体与感应线圈之间相对位置达到调整电位的目的，它是一种无磨损的电位器，适合需频繁调速的电机、电动缝纫机等行业。中国专利号为200820096190. 1，名称为“用于执行机构的霍尔电位器”的实用新型专利公开了一种用于执行机构的霍尔电位器，包括穿过外壳的转轴，与转轴连动的磁钢，与磁钢对应的将磁通量转换为电压信号的霍尔元件，连接霍尔元件的执行反正切(ATAN)运算的信号处理电路。该信号处理电路为，顺序连接的模数转换器(A/D)、数字信号处理器(DSP)、数模转换器(D/A)或数字输出电路。霍尔元件为霍尔阵列，并与所述信号处理电路集成为一体的霍尔芯片，利用霍尔原理实现电位改变。从上述介绍可以看出，不论是触点式电位器、非触点式电位器还是霍尔电位器，电位器输出的电位信号在出厂时已经被固定，用户要想对电位信号进行修正，必须外设其他电路进行转换，而且固化后的电位信号常常由于电位器内部结构磨损或元件老化引起误差，用户使用极不方便。
实用新型内容本实用新型的目的是提出一种智能电位器，解决现有电位器输出电位信号难以修正的缺陷，达到用户自适应效果。为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下一种智能电位器，其关键在于设置有电位发生机构、单片机和输出电路，所述单片机上设置有电位信号输入接口、电位信号输出接口以及串行数据通信接口，所述电位信号输入接口与电位发生机构的输出端连接，所述电位信号输出接口与输出电路连接，所述串行数据通信接口与下载器连接，单片机通过下载器与PC机实现串口通信，在输出电路的输出端输出电位信号。[0009]普通的电位器没有设置单片机，电位信号由电位发生机构直接输出，输出的信号往往在出厂时被固化，以线性输出为例，电位信号只会随着转动角度的改变呈线性变换，如果用户要在某一特定转角得到一个特定的电位信号，则需要外接处理电路，不但增加了成本，而且增加电路板的面积，无法满足设备小型化需求。本实用新型在电位器内设置一块单片机，通过单片机对电位发生机构输出的初始电位信号进行处理，通过输出电路输出最终的电位信号，电位信号的输入输出关系可以通过PC机和下载器进行更改，用户在PC机的人机交互界面上可以直接更改单片机内部的程序，使得电位器最终输出的电位信号满足自身应用需求。为了满足一些特殊应用场景，所述单片机还设置有开关信号输出接口。所述开关信号输出接口输出的信号为触发型开关信号或连续型PWM信号。当电位信号达到某一阈值是，电位器自身输出开关信号，控制外部设备工作，提升电位器功能，降低外部控制电路的设计成本。开关信号输出接口也可以输出PWM信号，利用PWM直接控制电机等设备。开关信号与PWM信号的切换，通过单片机内部的贮存参数进行控制。 由于电位器结构较多，可以是触点式、滑片式以及本文背景技术中所描述的电感式等等，本设计重点考虑转轴式，电位发生机构由霍尔元件、永磁体以及转轴组成，永磁体安装在转轴内并随着转轴转动，霍尔元件接收永磁体的磁场分布信号并输出该磁场分布信号相对应的电信号。通过霍尔效应,利用霍尔兀件和永磁体产生电位信号，相对于触点式电位器而言，避免了器件之间的摩擦和磨损，对于电感式电位器而言，又避免了磁芯设计的困难，实施比较容易。在电路设计过程中，所述输出电路设置有一块用于电压跟随的运算放大芯片，单片机输出的电位信号经过运算放大芯片后再向外输出，提高了输出信号的稳定性和抗干扰能力。本实用新型的显著效果是结构简单、实施方便，通过设置单片机，利用下载器将单片机与PC机连接,用户可以在PC机上修改单片机的输入输出关系,使得电位发生机构输出的电位信号可以根据用户自身需求按照某一特定曲线向外输出，从而提高电位器的自适应能力，扩大电位器的应用范围。
图I是本实用新型的电路原理框图；图2是本实用新型的安装结构示意图；图3是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。如图I所示一种智能电位器，设置有电位发生机构I、单片机2和输出电路3，所述单片机2上设置有电位信号输入接口、电位信号输出接口以及串行数据通信接口 TX、RX，所述电位信号输入接口与电位发生机构I的输出端连接，所述电位信号输出接口与输出电路3连接，所述串行数据通信接口 TX、RX与下载器4连接，单片机2通过下载器4与PC机5实现串口通信，在输出电路3的输出端Vout输出电位信号，在单片机2还设置有开关信号输出接口 K，电位器通过电源正极VCC和电源负极GND分别为电位发生机构I、单片机2以及输出电路3供电，所述开关信号输出接口输出的信号为触发型开关信号或连续型PWM信号。如图2所示在实施过程中，电位发生机构I由霍尔元件11、永磁体12以及转轴13组成，永磁体12安装在转轴13内并随着转轴13转动，霍尔元件11接收永磁体12的磁场分布信号并输出该磁场分布信号相对应的电信号。 如图3所示在电路设计过程中，所述输出电路3设置有一块用于电压跟随的运算 放大芯片，霍尔元件11采用Melexis公司提供的三轴霍尔可编程传感器芯片MLX90360，该芯片具有可编程的模拟或者PWM输出，其线性或角度位置传感信号可以直接连接到控制电路，芯片还可以通过输出接口直接实现在线编程。本设计中直接利用MLX90360的模拟输出端将其传感信号送入单片机2中，在单片机2内部设置一组输入-输出对照表，利用单片机2对霍尔元件11输出的信号再做一次运算和处理，确定其输入输出关系，在单片机2输出的电位信号经过输出电路3后由电位信号输出脚Vout输出，该输出电路3中的运算放大芯片为LMV321并采用电压跟随器的方式连接，在运算放大芯片和单片机输出管脚之间还通过电阻R6、R7以及电容C7、C8组成一个简易的低通滤波电路，输出电路3对单片机2输出的电位信号进行滤波处理，提高了电位器的稳定性和抗干扰能力。本实用新型的工作原理是将电位器中的电位发生机构I与单片机2连接，利用单片机2的可编程特性，通过下载器4实现单片机2与PC机5之间的串行通信，用户可以在PC机5的人机交互界面上直接更改单片机2内部的处理算法，使得电位发生机构I输出的电位信号可以按照用户自定义的线性关系进行输出，降低了对电位发生机构I的精度需求，满足用户特定的应用需求，提闻电位器的适应能力。电位发生机构I利用霍尔效应，通过转轴13带动永磁体12旋转，转轴13转动角度影响永磁体12的磁场分布,霍尔兀件11可以接收永磁体12的磁场信号并产生该磁场信号相应的电位信号，实现机械转角与电位信号的转换。输出电路3对单片机2输出的电位信号进行滤波和匹配，提高电位信号的稳定性和抗干扰能力。
权利要求1.一种智能电位器，其特征在于设置有电位发生机构(I)、单片机(2)和输出电路(3)，所述单片机(2)上设置有电位信号输入接口、电位信号输出接口以及串行数据通信接口，所述电位信号输入接口与电位发生机构(I)的输出端连接，所述电位信号输出接口与输出电路(3)连接，所述串行数据通信接口与下载器(4)连接，单片机(2)通过下载器(4)与PC机(5)实现串口通信，在输出电路(3)的输出端输出电位信号。
2.根据权利要求I所述的一种智能电位器，其特征在于所述单片机(2)还设置有开关信号输出接口。
3.根据权利要求2所述的一种智能电位器，其特征在于所述开关信号输出接口输出的信号为触发型开关信号或连续型PWM信号。
4.根据权利要求I或2所述的一种智能电位器，其特征在于所述电位发生机构(I)由霍尔元件(11)、永磁体(12)以及转轴(13)组成，永磁体(12)安装在转轴(13)内并随着转轴(13)转动，霍尔兀件(11)接收永磁体(12)的磁场分布信号并输出该磁场分布信号相对应的电信号。
5.根据权利要求I所述的一种智能电位器，其特征在于所述输出电路(3)设置有一块用于电压跟随的运算放大芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种智能电位器，其特征在于设置有电位发生机构、单片机和输出电路，单片机上设置有电位信号输入接口、电位信号输出接口以及串行数据通信接口，电位信号输入接口与电位发生机构的输出端连接，电位信号输出接口与输出电路连接，串行数据通信接口与下载器连接，单片机通过下载器与PC机实现串口通信，在输出电路的输出端输出电位信号。其显著效果是结构简单、实施方便，通过设置单片机，利用下载器将单片机与PC机连接，用户可以在PC机上修改单片机的输入输出关系，使得电位发生机构输出的电位信号可以根据用户自身需求按照某一特定曲线向外输出，从而提高电位器的自适应能力，扩大电位器的应用范围。
文档编号H01C10/00GK202758696SQ20122041077
公开日2013年2月27日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者李廷, 邓红梅, 蒋勤舟 申请人:重庆诺柏恩自动化技术有限公司