一种可编程一体化传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种可编程一体化传感器，包括信号采集模块、处理器以及输出电路，其特征在于：传感器采用电子与机械一体化结构，信号采集模块设置有磁芯/磁铁和转轴，处理器设置有校准模式和运行模式，其显著效果是：传感器校准过程采用一次性可编程校准，可以同时消除电路误差和机械加工误差，提高传感器精度，而且校准过程中采用点校准，只需要信号有一个递增或递减的趋势，对传感器信号的线性化要求不高，降低了生产成本，提高了生产效率。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到传感器技术，具体地说，是一种可编程一体化传感器。
技术介绍
随着电子技术的发展以及自动化程度的提高，传感器技术已经在越来越多的领域得到应用，其主要功能是将各种物理特性转为电学特性，从而实现各种参数的自动检测。现有传感器一般是以“电子元件”的形式出现，例如霍尔传感器。这些传感器在生产过程中，往往因为材料、加工误差等因素导致检测值不够准确，在传感器出厂之前必须对传感器进行校准，通过校准，将传感器的输出曲线固定为常见类型，比如霍尔传感器，其校准结果为“使磁场强度与输出电压之间呈线性关系”、或者“使磁场角度与输出电压之间呈线性关系”。当用户使用这些传感器时，还需要结合使用条件，在传感器上附加机械结构，例如转轴、磁铁等器件，才能使传感器投入工作。这些机械结构、器件都会引入新的物理变量，造成传感器在实际使用中存在“输出线性失调”问题，用户还需要对传感器作一次校准。因此，现有技术的缺点在于，传感器需要进行两次校准，一次是出厂校准，一次是结合了机械结构和相关器件之后的用户校准。综上所述，在传感器的生产、应用过程中，校准工作出现了冗余，不是最优的方案。另外，这些传感器还需要用户自行添加机械结构，使用不够直接、简便。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种可编程一体化传感器，不仅包含了必要的机械结构转轴、磁芯或磁铁，还将校准过程在传感器组装一体之后统一进行，而且是采用点校准，只需要采样点之间存在一个递增或递减的关系，对信号的线性化要求不高，可以一次性消除电路误差和机械误差，提闻生广效率。为达到上述目的，本技术所采用的方案如下一种可编程一体化传感器，包括信号采集模块、处理器以及输出电路，其关键在于所述信号采集模块设置有磁芯或磁铁，所述磁芯或磁铁固定在转轴上，通过转轴的旋转改变磁芯或磁铁的位置，从而改变信号采集模块输出的感应信号；所述处理器设置有校准模式和运行模式两种工作模式，当工作在校准模式时，处理器根据转轴的旋转角度aN获取信号采集模块输出的感应信号，并作为感应信号序列An保存在内存中，当工作在运行模式时，处理器根据感应信号输出相应的控制信号；输出电路用于接收处理器输出的控制信号，并将该控制信号转换为传感器信号。为了实现工作模式的切换，所述处理器的一个输入端与信号线连接，该信号线还与输出电路的输出端连接，当处理器工作在运行模式时，信号线用于输出传感器信号，当处理器需要切换工作模式时，信号线用于向处理器输入模式切换信号。作为进一步描述，所述信号采集模块设置有磁芯和互感线圈，磁芯固定在转轴上，转轴通过连杆与浮子连接，利用浮子 和连杆带动转轴转动，从而改变磁芯的位置，在互感线圈的初级线圈上加载交变电流，从而在互感线圈的次级线圈上生成所述感应信号。作为另一种实现方式，所述信号采集模块设置有磁铁和霍尔元件，磁铁固定在转轴上，转轴通过连杆与浮子连接，利用浮子和连杆带动转轴转动，从而改变磁铁的位置，通过霍尔元件生成所述感应信号。为了实现输出参数的转换，所述输出电路由电阻R16、电阻R17、电容C5以及三极管Q2组成，其中，电阻R16的一端作为该输出电路的输入端与所述处理器的输出端连接，该电阻R16的另一端与所述三极管Q2的基极连接，该三极管Q2的基极还经电容C5接地，该三极管Q2的发射极经电阻R17接地，该三极管Q2的集电极作为所述输出电路的输出端与信号线连接。结合上述说明，本技术在工作过程中的具体控制步骤如下第一步机械总装；将所述信号采集模块、处理器以及输出电路封装在传感器壳体内，传感器的电源线、地线和信号线向壳体外引出，信号采集模块中的转轴伸出壳体；第二步校准；通过电源线和地线提供电源输入，让处理器工作在校准模式下，其校准步骤如下(S21)调整信号采集模块中转轴的角度为aN ；(S22)通过触发信号通知处理器获取信号采集模块输出的感应信号A ；(S23)处理器将此时的感应信号A作为感应信号序列An保存在内存中；(S24)返回步骤S21循环进行,建立起S1 — A1;a2 — A2, ··、一 An的关系,直至所有角度校准完毕；第三步运行；让处理器工作在运行模式，其工作步骤如下(S31)读取信号采集模块输出的感应信号A ;(S 32)通过查表运算确定控制信号B ；(S33)输出控制信号B ；(S34)循环进行步骤S31到步骤S33，以保持动态连续输出。作为进一步描述，在工作步骤S32中，所述查表运算的控制算法为如果A = An，则 B = Bn ；如果An < A < An+1 且 Bn < Bn+1 则B = Bn+ [ (A-An) (Bn+1_Bn) / (Anh-An)]；如果An < A < An+1 且 Bn > Bn+1 则B = Bn- [ (A-An) (Bn_Bn+1) / (Anh-An)]；如果An > A > An+1 且 Bn < Bn+1 则B = Bn+ [ (An-A) (Bn+1_Bn) / (AN_AN+1)]；如果An > A > An+1 且 Bn > Bn+1 则B = Bn- [ (An-A) (Bn_Bn+1) / (AN_AN+1)]；处理器根据感应信号序列An在内存中预设有“ An — Bn数据表”，An — Bn和AN+1 — BN+1为“An — Bn数据表”中相邻的两对数据。在校准步骤S22中，所述触发信号为施加在处理器任一输入端的电平变化信号。在校准步骤S22中，所述触发信号为处理器预存的一个延时参数T，该延时参数T与转轴角度调整的延时参数一致。控制过程中，处理器工作模式的切换是通过信号线向处理器输入模式切换信号实现的。本技术的显著效果是电路结构简单，实现方便，传感器具有可编程性，而且是直接利用信号线作为编程线，不增加传感器的外部连线，提高了传感器的兼容性，利用传感器的可编程功能对传感器进行出厂校准，其校准过程采用一次性校准，可以同时消除电路误差和机械加工误差，提高传感器精度，而且校准过程中采用点校准，只需要信号有一个递增或递减的趋势，对传感器信号的线性化要求不高，降低了生产成本，提高了生产效率。附图说明图I是本技术的电路原理框图； 图2是图I中信号采集模块I的一种实施方式图；图3是图I中信号采集模块I的另一种实施方式图；图4是图I中输出电路3的电路原理图；图5是本技术在校准模式下的控制流程图；图6是本技术在运行模式下的控制流程图。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施例作进一步详细说明。如图I所示，一种可编程一体化传感器，包括信号采集模块I、处理器2以及输出电路3。所述信号采集模块I设置有磁芯或磁铁12，所述磁芯或磁铁12固定在转轴13上，通过转轴13的旋转改变磁芯或磁铁12的位置，从而改变信号采集模块I输出的感应信号A，该感应信号A只需呈现一种递增或递减的趋势即可，不用附加处理电路对感应信号A进行线性化处理既可直接传送给处理器2使用。所述处理器2设置有校准模式和运行模式两种工作模式，当工作在校准模式时，处理器2根据转轴13的旋转角度aN获取信号采集模块I输出的感应信号A，并作为感应信号序列An保存在内存中，当工作在运行模式时，处理器2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可编程一体化传感器，包括信号采集模块(I)、处理器(2)以及输出电路(3)，其特征在于 所述信号采集模块(I)设置有磁芯或磁铁(12)，所述磁芯或磁铁(12)固定在转轴(13)上，通过转轴(13)的旋转改变磁芯或磁铁(12)的位置，从而改变信号采集模块(I)输出的感应信号㈧； 所述处理器(2)设置有校准模式和运行模式两种工作模式，当工作在校准模式时，处理器(2)根据转轴(13)的旋转角度aN获取信号采集模块(I)输出的感应信号(A)，并作为感应信号序列An保存在内存中，当工作在运行模式时，处理器(2)根据感应信号(A)输出相应的控制信号⑶； 输出电路(3)用于接收处理器(2)输出的控制信号(B)，并将该控制信号(B)转换为传感器信号(C)。2.根据权利要求I所述的一种可编程一体化传感器，其特征在于所述处理器(2)的一个输入端与信号线(S)连接，该信号线(S)还与输出电路(3)的输出端连接，当处理器(2)工作在运行模式时，信号线(S)用于输出传感器信号(C)，当处理器(2)需要切换工作模式时，信号线(S)用于向处理器(2)输入模式切换信号(U)。3.根据权利要求I所述的一种可编程一体化传感器，其特征在于所述信号采集模块(...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋勤舟，
申请(专利权)人：重庆诺柏恩自动化技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：