基于霍尔器件的角度传感器制造技术

基于霍尔器件的角度传感器，涉及角度传感器。提供结构简单、操作方便、测量重复性好、使用寿命长、测量精度高的一种基于霍尔器件的角度传感器。设有接线插头、旋转轴、径向磁铁、霍尔元件、电路板、CPU模块和电源模块；所述径向磁铁安装在旋转轴底部，霍尔元件设在径向磁铁的正下方并安装在电路板上，霍尔元件的输出端接CPU模块的输入端，CPU模块的角度模拟信号输出端接接线插头的一端，接线插头的另一端输出电压值，CPU模块安装在电路板上；所述电源模块为整个传感器供电。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及角度传感器，尤其是涉及一种基于霍尔器件的角度传感器。
技术介绍
目前角度传感器主要有传统的接触式角度传感器、光电式角度传感器和磁电式角度传感器。传统的接触式角度传感器极易磨损，长时间使用后会产生较大误差，因此其测试性能不高，动态响应差，使用寿命短；光电式角度传感器种类繁多，其中激光式角度传感器测量精度高、工作可靠、成本较低、实用性较强，但是其结构复杂，体积较大，用到的光学仪器较多，对激光光线要求严格，对检测对象也有特别的要求，因此其应用领域受限。其它光电式角度传感器虽然测量比较精确，但大多对环境要求非常苛刻，抗振性差，安装要求高，且价格昂贵，因此也不适合大量的普及使用；磁电式角度传感器测量精度高，成本低，安装方便，便于维护和管理，使用寿命长，是当前角度传感器发展的重要方向。磁电式角度传感器有采用集成芯片的角度传感器，但是这种传感器所采用芯片多价格昂贵，且对外围电路要求严格。本技术正是为了改善上述缺点，研发出一种基于AS5045磁旋转编码器芯片进行数据的采集与处理的产品。它结构简单，操作方便，价格低廉，克服了接触式角度传感器以及光电式角度传感器的诸多缺点，是一种比较理想的角度传感器。
技术实现思路
本技术的目的在于提供结构简单、操作方便、测量重复性好、使用寿命长、测量精度高的一种基于霍尔器件的角度传感器。本技术设有接线插头、旋转轴、径向磁铁、霍尔元件、电路板、CPU模块和电源模块；所述径向磁铁安装在旋转轴底部，霍尔元件设在径向磁铁的正下方并安装在电路板上，霍尔元件的输出端接CPU模块的输入端，CPU模块的角度模拟信号输出端接接线插头的一端，接线插头的另一端输出电压值，CPU模块安装在电路板上；所述电源模块为整个传感器供电。所述霍尔元件可采用AS5045磁旋转编码器芯片。所述CPU模块可采用atmega16单片机；所述CPU模块将AS5045磁旋转编码器芯片采集到的角度数据通过转换元件以及变换电路将采集到的物理信号转换成模拟信号。所述电源模块可采用15V直流电源，再通过7805芯片转换为5V电源给整个传感器供电。本技术利用径向磁铁的磁感应强度沿径向同心圆正弦分布的特点，设计出的一款霍尔角度传感器。实验表明，本技术结构简单，操作方便，测量重复性好，测量精度高。基于AS5045磁旋转编码器芯片的非接触式角度测量传感器，实现准确的角度测量，并且使用起来操作方便，使用寿命长，在各方面都具有广泛的应用前景。附图说明图1为本技术实施例中的结构剖视图；图2为本技术实施例中的实验测试方案示意图；图3为本技术实施例中的测试结果；图4为本技术实施例中的霍尔元件的使用电路图；图5为本技术实施例中的CPU模块电路图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。参见图1，本技术实施例设有接线插头1、旋转轴2、径向磁铁3、霍尔元件4、电路板5、CPU模块(在图1中未画出)和电源模块(在图1中未画出)；所述径向磁铁3安装在旋转轴2底部，霍尔元件4设在径向磁铁3的正下方并安装在电路板5上，霍尔元件4的输出端接CPU模块的输入端，CPU模块的角度模拟信号输出端接接线插头1的一端，接线插头1的另一端输出电压值，CPU模块安装在电路板5上；所述电源模块为整个传感器供电。所述霍尔元件4采用AS5045磁旋转编码器芯片。所述CPU模块采用atmega16单片机；所述CPU模块将AS5045磁旋转编码器芯片采集到的角度数据通过转换元件以及变换电路将采集到的物理信号转换成模拟信号。所述电源模块采用15V直流电源，再通过7805芯片转换为5V电源给整个传感器供电。当旋转轴旋转时，霍尔元件拾取径向磁铁相对位置的变化，经电路板里的电路处理，由接线插头输出相应电压值。图2给出本技术与外部系统的测试方案示意图。为验证所设计传感器的精度，将一个角度刻度盘23安装在传感器上，用于测量传感器旋转轴旋转角度。转动指针22，带动径向磁铁3转动，传感器就会得到一个电压信号，将传感器接线插头输出的电压值即传感器输出数据，经过外部系统的A/D变换器25后送入数字电路26处理，利用输入的数据计算出测试到的角度值，最后测量的角度值就可以在显示屏显示。在图2中，标记24为导线。图3给出角度传感器测试结果坐标图。对本技术进行实验测试，实验测试过程如下：将旋转轴沿逆时针方向转动，每隔10°记录下刻度盘显示的实际角度值A和传感器输出信号经计算后得到的角度值(称测量值A1)，然后将测量值A1和实际角度值A都记录在坐标轴上。从图3中可看出：实际角度值A与测量值A1重合度好、线性好，表明传感器输出信号能够正确反映实际角度变化。图4是技术实施例的AS5045使用电路图模块。AS5045是一种无接触式磁旋转编码器产品，用于精确测量整个360°范围内的角度。此芯片是一个片上系统，在单个封装内整合了集成式霍尔元件、模拟前端和数据信号处理功能。测量角度时，只需在芯片中心的上方放置1个旋转双极磁铁。这种绝对角度测量方式可即时指示磁铁的角度位置，其分辩率达到0.0879°，每圈有4096个位置。能够以串行比特流以及PWM信号输出的形式给出数字化数据。AS5045具有内部稳压器，可运行在3.3V或5V供电电压之下。在使用AS5045时，AS5045芯片由VCC供电，主要是通过PWM这个管脚，将检测到的角度变化信号传递出去。在传递的过程中，首先还要进行滤波处理，由方波信号转化为直流信号，最后再传递给CPU模块。本实施例中微控制器模块CPU的控制芯片优选为AVR系列单片机atmega16单片机。所述微控制器模块电路如图5所示，包括复位、A/D装换的滤波以及各IO口的功能分配。此设计主要利用单片机的A/D转换功能，将AS5045芯片采集的角度信号接收进来，然后转换成模拟信号，最后传输给外部角度值显示系统。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于霍尔器件的角度传感器，其特征在于设有接线插头、旋转轴、径向磁铁、霍尔元件、电路板、CPU模块和电源模块；所述径向磁铁安装在旋转轴底部，霍尔元件设在径向磁铁的正下方并安装在电路板上，霍尔元件的输出端接CPU模块的输入端，CPU模块的角度模拟信号输出端接接线插头的一端，接线插头的另一端输出电压值，CPU模块安装在电路板上；所述电源模块为整个传感器供电。

【技术特征摘要】
1.基于霍尔器件的角度传感器，其特征在于设有接线插头、旋转轴、径向磁铁、霍尔元件、电路板、CPU模块和电源模块；所述径向磁铁安装在旋转轴底部，霍尔元件设在径向磁铁的正下方并安装在电路板上，霍尔元件的输出端接CPU模块的输入端，CPU模块的角度模拟信号输出端接接线插头的一端，接线...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文芗，易志坤，姚国斌，黄志兵，赵婉莹，曹福清，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：新型
国别省市：福建;35