重载机械用非接触式角度传感器及角度校正方法技术

本发明专利技术属于工程机械行业中检测角度的设备，特别涉及一种重载机械用非接触式角度传感器及角度校正方法，在传感器壳体（6）的上方内腔底部设有凹槽，在凹槽内装有隔离圈（17），在隔离圈（17）的上面传感器内腔（6）中装有电路板（13），在传感器壳体（6）的下方内腔中心用轴承（9）装有连接轴（12），在电路板（13）上方中间处设有加速度传感器（15）和陀螺仪模块（14），其中电路板（13）中包括：多路开关（13-1）、放大器一（13-2）、模数转换器（13-3）、数字信号处理器（13-4）、数模转换器（13-5）、放大器二（13-6）、电压电流变换器（13-7）、模拟信号输出、数字信号输出；其解算速度快，可靠性高，安装便捷，操作灵活方便，使用寿命长，价格低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工程机械行业中检测角度的设备，特别涉及一种重载机械用非接触式角度传感器及角度校正方法。
技术介绍
目前，在工程机械中的重载机械使用的角度传感器，一般都是常规的角度传感器，在工程机械工作的强震动环境，往往无法得到准确的角度值，其抗干扰、抗震动性能差，同时由于工作环境的恶劣、使传感器的使用寿命低。有的在工程机械中也会使用的GPS和光纤陀螺，高精度的检测系统，但它的造价高，安装维修不方便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种分辨率高、抗干扰性能好、使用寿命长的重载机械用非接触式角度传感器及角度校正方法。本专利技术解决技术问题采用的技术方案是：重载机械用非接触式角度传感器包括：传感器壳体、上端盖、连接轴、轴承、螺栓、平垫圈、弹簧垫圈，其特点是在传感器壳体的上方内腔底部设有凹槽，在凹槽内装有隔离圈，在隔离圈的上面传感器内腔中装有电路板，在传感器壳体的下方内腔中心用轴承装有连接轴，在连接轴的顶端中心处设有磁石安装槽，在磁石安装槽内装有磁石，在与磁石正对的电路板连接装有传感器芯片，在电路板上方中间处设有加速度传感器和陀螺仪模块，在传感器壳体内下方与连接轴外圆周之间密封设有包胶层，在轴承上方的连接轴上装有挡圈，在轴承下面的连接轴上装有弹性挡圈，传感器壳体的上方的外圆周壁上设有线束防水孔，在传感器壳体的上端面上用密封圈、螺栓、平垫圈和弹簧垫圈固定装有上端盖；其中电路板中包括：多路开关、放大器一、模数转换器、数字信号处理器、数模转换器、放大器二、电压电流变换器、模拟信号输出、数字信号输出；它们的连接关系是：多路开关单向输出连接放大器一，放大器一单向输出连接模数转换器，模数转换器单向输出连接数字信号处理器，数字信号处理器单向输出连接数模转换器，数模转换器单向输出连接放大器二和电压电流变换器，放大器二和电压电流变换器形成模拟信号输出；电路板上的陀螺仪模块和加速度传感器单向输出连接数字信号处理器，通过数字信号处理器形成数字信号输出；用非接触式角度传感器的角度校正方法如下：对重载机械的角度初始化值确定，读取角度，然后建立姿态估计进程，通过角度传感器芯片、加速度传感器、陀螺仪模块融合算法计算实际角度值，经过数字信号处理器进行数据处理，处理后的数据模拟输出电压电流信号和串行差分数字或工业总线数字输出。本专利技术的有益效果是：重载机械用非接触式角度传感器采用融合算法姿态及震动干扰，其解算速度快，可靠性高，安装便捷，操作灵活方便，使用寿命长，价格低，适用于水、油、气、振动、冲击等恶劣环境下使用，满足工程机械的工程实践要求。附图说明以下结合附图以实施例具体说明。图1是重载机械用非接触式角度传感器的结构剖视图。图2是重载机械用非接触式角度传感器的系统原理框图。图3是图2使用的角度融合算法框图。图中，1-螺栓；2-平垫圈；3-弹簧垫圈；4-上端盖；5-密封圈；6-传感器壳体；6-1-线束防水孔；7-磁石；8-挡圈；9-轴承；10-弹性挡圈；11-包胶层；12-连接轴；12-1-磁石安装槽；13-电路板；13-1-多路开关；13-2-放大器一；13-3-模数转换器；13-4-数字信号处理器；13-5-数模转换器；13-6-放大器二；13-7-电压电流转换器；14-陀螺仪模块；15-加速度传感器；16-传感器芯片；17-隔离圈。具体实施方式实施例，参照附图1，重载机械用非接触式角度传感器的传感器壳体6采用铜质材质制成，它可以有效避免传感器周围的电磁干扰。在传感器壳体6的上方内腔底部设有凹槽，在凹槽内装有隔离圈17，在隔离圈17上面的传感器内腔中装有电路板13。在传感器壳体6的下方内腔中用轴承9装有连接轴12，在连接轴12的顶端中心处设有磁石安装槽12-1，在磁石安装槽12-1内装有磁石7。在与磁石7正对的电路板13中连接装有传感器芯片16，在电路板13上方中间处连接设有加速度传感器15和陀螺仪模块14。在传感器壳体6内下方与连接轴12外圆周之间密封设有包胶层11，在轴承9上方的连接轴12上装有挡圈8，在轴承9下方的连接轴12上装有弹性挡圈10。在传感器壳体6的上方的外圆周壁上设有线束防水孔6-1，在传感器壳体6的上端面上用密封圈5、螺栓1、平垫圈2和弹簧垫圈3固定装有上端盖4。参照附图2，电路板13中包括多路开关13-1、放大器一13-2、模数转换器13-3，数字信号处理器13-4、数模转换器13-5、放大器二13-6、电压电流变换器13-7。它们的连接关系是：多路开关13-1单向输出连接放大器一13-2，放大器一13-2单向输出连接模数转换器13-3，模数转换器13-3单向输出连接数字信号处理器13-4，数字信号处理器13-4单向输出连接数模转换器13-5，数模转换器13-5单向输出连接放大器二13-6和电压电流变换器13-7；陀螺仪模块14和加速度传感器15单向输出连接数字信号处理器13-4，数字信号处理器13-4经过处理后的数据用模拟信号输出和数字信号输出。参照附图3，重载机械用非接触式角度传感器的角度校正方法是对重载机械的角度初始化值确定，读取角度，然后建立姿态估计进程，通过角度传感器芯片16、加速度传感器15和陀螺仪模块14融合算法计算实际角度值，经过数字信号处理器13-4处理数据处理，处理后的数据模拟输出电压电流信号和串行差分数字或工业总线数字输出。重载机械用非接触式角度传感器的工作原理是：重载机械的转动轴通过联轴器连接非接触式角度传感器的连接轴12，即可用数字信号处理器13-4完成角位移的初始提取，运用陀螺仪模块14和加速度传感器15完成姿态估计，对获取的角位移信号进行二次融合解析，采用融合算法去除姿态及震动干扰，解决重载机械强震动下的角度失真问题。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重载机械用非接触式角度传感器，包括传感器壳体（6）、上端盖（4）、连接轴（12）、轴承（9）、螺栓（1）、平垫圈（2）、弹簧垫圈（3），其特征在于在传感器壳体（6）的上方内腔底部设有凹槽，在凹槽内装有隔离圈（17），在隔离圈（17）的上面传感器内腔（6）中装有电路板（13），在传感器壳体（6）的下方内腔中心用轴承（9）装有连接轴（12），在连接轴（12）的顶端中心处设有磁石安装槽（12‑1），在磁石安装槽（12‑1）内装有磁石（7），在与磁石（7）正对的电路板（13）连接装有传感器芯片（16），在电路板（13）上方中间处设有加速度传感器（15）和陀螺仪模块（14），在传感器壳体（6）内下方与连接轴（12）外圆周之间密封设有包胶层（11），在轴承（9）上方的连接轴（12）上装有挡圈（8），在轴承（9）下面的连接轴（12）上装有弹性挡圈（10），传感器壳体（6）的上方的外圆周壁上设有线束防水孔（6‑1），在传感器壳体（6）的上端面上用密封圈（5）、螺栓（1）、平垫圈（2）和弹簧垫圈（3）固定装有上端盖（4）；其中电路板（13）中包括：多路开关（13‑1）、放大器一（13‑2）、模数转换器（13‑3）、数字信号处理器（13‑4）、数模转换器（13‑5）、放大器二（13‑6）、电压电流变换器（13‑7）、模拟信号输出、数字信号输出；它们的连接关系是：多路开关（13‑1）单向输出连接放大器一（13‑2），放大器一（13‑2）单向输出连接模数转换器（13‑3），模数转换器（13‑3）单向输出连接数字信号处理器（13‑4），数字信号处理器（13‑4）单向输出连接数模 转换器（13‑5），数模转换器（13‑5）单向输出连接放大器二（13‑6）和电压电流变换器（13‑7），放大器二（13‑6）和电压电流变换器（13‑7）形成模拟信号输出；电路板（13）上的陀螺仪模块（14）和加速度传感器（15）单向输出连接数字信号处理器（13‑4），通过数字信号处理器（13‑4）形成数字信号输出。...

【技术特征摘要】
1.一种重载机械用非接触式角度传感器，包括传感器壳体（6）、上端盖（4）、连接轴（12）、轴承（9）、螺栓（1）、平垫圈（2）、弹簧垫圈（3），其特征在于在传感器壳体（6）的上方内腔底部设有凹槽，在凹槽内装有隔离圈（17），在隔离圈（17）的上面传感器内腔（6）中装有电路板（13），在传感器壳体（6）的下方内腔中心用轴承（9）装有连接轴（12），在连接轴（12）的顶端中心处设有磁石安装槽（12-1），在磁石安装槽（12-1）内装有磁石（7），在与磁石（7）正对的电路板（13）连接装有传感器芯片（16），在电路板（13）上方中间处设有加速度传感器（15）和陀螺仪模块（14），在传感器壳体（6）内下方与连接轴（12）外圆周之间密封设有包胶层（11），在轴承（9）上方的连接轴（12）上装有挡圈（8），在轴承（9）下面的连接轴（12）上装有弹性挡圈（10），传感器壳体（6）的上方的外圆周壁上设有线束防水孔（6-1），在传感器壳体（6）的上端面上用密封圈（5）、螺栓（1）、平垫圈（2）和弹簧垫圈（3）固定装有上端盖（4）；其中电路板（13）中包括：多路开关（13-1）、放大器一（13-2）、模数转换器（13-3）、数字信...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀常鹏，韩新平，代巍，王凯，于珑雪，冀雯靖，王楠，李屏，徐莹，
申请(专利权)人：辽宁瀚石机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21