一种精密刻度盘模型及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种精密刻度盘模型及其控制方法，该模型包括检测电路模块，检测电路模块包括控制中心模块，控制中心模块的输入端分别连接数字电感传感器和供电电路，控制中心模块的输出端连接显示模块，数字电感传感器的输入端连接旋转角度检测机构；旋转角度检测机构包括设置在仪表盘上的覆铜面，仪表盘的底部设置有正交放置的电感线圈A‑、电感线圈B+、电感线圈A+和电感线圈B‑；4个电感线圈均与数字电感传感器相连接。该方法包括以下步骤：对中心控制模块初始化；检测仪表盘的旋转角度；将结果传送给控制中心模块；计算旋转角度值并用四点校正算法进行修正；在显示模块上显示旋转角度信息。本发明专利技术装置使用寿命长、可靠性高、易于维护。

【技术实现步骤摘要】
一种精密刻度盘模型及其控制方法
本专利技术属于仪器仪表
，具体地说，涉及一种精密刻度盘模型及其控制方法。
技术介绍
目前，常用的检测角度方法有两类，第一类是依靠提取物体的几何形状，再采用模式识别和图形图像的相关算法来实现.例如采用像素递归法和块匹配法，利用仿射变换模型可估算连续帧的运动平移矢量或图像间的旋转角度，但是该方法对于轮廓缺失或是图像中直线特征不明显的情况适应性较差。第二类是靠检测物体的运动状态来实现，如使用物理传感器测量刚体绕某一个轴的旋转角度。常用的传感器有陀螺仪、电子罗盘和加速度计等。然而，不管是加速度计还是陀螺仪，在检测物体旋转角度时，都存在抖动误差和零偏稳定性问题，其测量的角度准确度很难达到0.02°。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种精密刻度盘模型及其控制方法，基于电感感测技术，依据电涡流原理检测旋转物体的旋转角度，并使得测量值精度尽可能高。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种精密刻度盘模型，包括检测电路模块和旋转角度检测机构，所述检测电路模块包括控制中心模块，所述控制中心模块的输入端分别连接数字电感传感器和供电电路，所述控制中心模块的输出端连接显示模块，所述数字电感传感器的输入端连接旋转角度检测机构；所述旋转角度检测机构包括设置在仪表盘的表面的覆铜面，所述仪表盘的底部设置有正交放置的电感线圈A-、电感线圈B+、电感线圈A+和电感线圈B-；数字电感传感器包括4个通道，分别连接有电感线圈A-、电感线圈B+、电感线圈A+和电感线圈B-。可选地，所述的控制中心模块为STM32F103RBT6微处理器。可选地，所述的电感线圈A-、电感线圈B+、电感线圈A+和电感线圈B-的相位差为90度，d1:d2:d3＝1:1.1:1.2，d1：是线圈A+的直径，d2：是线圈A-的直径，d3是线圈B+的圆心和A-的圆心之间的距离；电感线圈A-、电感线圈B+、电感线圈A+和电感线圈B-均为不规则圆形金属线圈。可选地，数字电感传感器型号是LDC1614。可选地，所述的供电电路的芯片型号为LM2596。可选地，所述的显示模块为TFT1.44寸显示屏。本专利技术还公开了一种精密刻度盘模型的控制方法，采用上述的的精密刻度盘模型，包括以下步骤：步骤1、对中心控制模块的SPI接口、IIC接口进行初始化；步骤2、数字电感传感器检测仪表盘的旋转角度；步骤3、将结果通过IIC接口传送给控制中心模块；步骤4、计算旋转角度值并用四点校正算法进行修正；步骤5、在显示模块上显示旋转角度信息。可选地，步骤4中的计算旋转角度值包括以下步骤：步骤a、计算电感线圈A-、电感线圈B+、电感线圈A+和电感线圈B-每个线圈输出值：当每个电感线圈固定不动时，仪表盘也固定不动，每个线圈产生的固有频率通过下面的公式(1)进行计算：当仪表盘旋转时，由于互感作用，会引起电感线圈l和电容c变化，变化后的频率通过公式(2)计算，公式中f’为互感后的变化频率，c’为互感后的变化电容；而这个变化后的频率通过数字电感传感器(3)将会转换为数值量D，D的计算如公式(3)所示：步骤b、计算旋转角度值：当仪表盘旋转时，由于不均匀分布的金属物会产生不同的频率，将A+线圈输出的数字量与A-输出的数字量相减，并进行归一化处理，得到数字量A曲线；将B+线圈输出的数字量与B-输出的数字量相减，并进行归一化处理，得到数字量B曲线；假设仪表盘的旋转角度是θ，数字量A符合余弦函数关系，数字量B符合正弦函数关系，如公式(5)、(6)所示：A＝cosθ(5)B＝sinθ(6)联立公式(5)和(6)，算出仪表盘的旋转角度，如公式(7)所示：可选地，步骤4中的用四点校正算法进行修正具体为：在0°和180°时，数字量B存在相位误差β2和β1；在90°和270°时，数字量A存在相位误差α2和α1；对曲线中任意一点，带有误差的角度计算如公式(8)所示：β1＝A2β+B2α(8)其中因为存在误差，旋转角度通过公式(11)进行校正：θ＝θ2-θ1(11)公式(11)中，θ2为测量旋转角度值，θ1为误差值，θ为校正后角度值。可选地，误差值θ1通过以下方法计算得到：对于数字量A，设0°时的误差值为0°，90°的误差值为α1，则0°～90°任意一个角度的误差值θ1是(α1-0)/90；同理，从90°～270°之间的误差值θ1为(α1-α2)/180；对于数字量B，设0°时的误差值为0°，90°的误差值为β1，则0°～90°任意一个角度的误差值θ1是(β1-0)/90；同理，从90°～270°之间的误差值θ1为(β1-β2)/180。与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：1)本专利技术通过搭建精密刻度盘模型，采用无接触的电感感测技术，对旋转的仪表盘角度进行测量；本专利技术采用4通道，高达28位的数字电感传感器，并采用四点校正算法，使得测量旋转角度值更准确、精度更高。2)本专利技术采用感测技术，检测时无接触，因此使用寿命长、可靠性高、易于维护。3)本专利技术可应用在油渍、灰尘等恶劣的环境中。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术精密刻度盘模型的旋转角度检测机构的结构示意图；图2是本专利技术精密刻度盘模型的检测电路框图；图3是本专利技术精密刻度盘模型的控制方法的流程图；图4是本专利技术旋转角度与数字量之间的对应曲线；图5是本专利技术有相位误差时的角度曲线图。图中，1.控制中心模块，2.显示模块，3.数字电感传感器，4.旋转角度检测机构，5.供电电路，6.电感线圈A-，7.电感线圈B+，8.电感线圈A+，9.电感线圈B-，10.覆铜面。具体实施方式以下将配合实施例来详细说明本专利技术的实施方式，藉此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。本专利技术共来了一种精密刻度盘模型，如图1和图2所示，包括检测电路模块和旋转角度检测机构，所述检测电路模块包括控制中心模块1，所述控制中心模块1的输入端分别连接数字电感传感器3和供电电路5，所述控制中心模块1的输出端连接显示模块2，所述数字电感传感器3的输入端连接旋转角度检测机构4。所述旋转角度检测机构4如图1所示，包括设置在仪表盘的下表面设置有不规则的覆铜面10，所述仪表盘的底部设置有正交放置的电感线圈A-6、电感线圈B+7、电感线圈A+8和电感线圈B-9，电感线圈A-6、电感线圈B+7、电感线圈A+8和电感线圈B-9的相位差为90度，其中，d1:d2:d3＝1:1.1:1.2；d1：是线圈A+的直径，d2：是线圈A-的直径，d3是线圈B+的圆心和A-的圆心之间的距离。数字电感传感器的型号为LDC1614，包括4个通道，分别连接有电感线圈A-6、电感线圈B+7、电感线圈A+8和电感线圈B-9。采用数字式电感传感器LDC1614，可使得测量精度大大提高。在一些实施例中，控制中心模块1为STM32F103RBT6微处理器，该处理器包括定时器、IIC接口和SPI接口。采用标准串行总线IIC接口输出数据，方便处理、连接；控制中心模块1通过SPI接口连接显示模块2；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精密刻度盘模型，其特征在于，包括检测电路模块和旋转角度检测机构，所述检测电路模块包括控制中心模块，所述控制中心模块的输入端分别连接数字电感传感器和供电电路，所述控制中心模块的输出端连接显示模块，所述数字电感传感器的输入端连接旋转角度检测机构；所述旋转角度检测机构包括设置在仪表盘的表面的覆铜面，所述仪表盘的底部设置有正交放置的电感线圈A‑、电感线圈B+、电感线圈A+和电感线圈B‑；数字电感传感器包括4个通道，分别连接有电感线圈A‑、电感线圈B+、电感线圈A+和电感线圈B‑。

【技术特征摘要】
1.一种精密刻度盘模型，其特征在于，包括检测电路模块和旋转角度检测机构，所述检测电路模块包括控制中心模块，所述控制中心模块的输入端分别连接数字电感传感器和供电电路，所述控制中心模块的输出端连接显示模块，所述数字电感传感器的输入端连接旋转角度检测机构；所述旋转角度检测机构包括设置在仪表盘的表面的覆铜面，所述仪表盘的底部设置有正交放置的电感线圈A-、电感线圈B+、电感线圈A+和电感线圈B-；数字电感传感器包括4个通道，分别连接有电感线圈A-、电感线圈B+、电感线圈A+和电感线圈B-。2.根据权利要求1所述的精密刻度盘模型，其特征在于，所述的控制中心模块为STM32F103RBT6微处理器。3.根据权利要求1所述的精密刻度盘模型，其特征在于，所述的电感线圈A-、电感线圈B+、电感线圈A+和电感线圈B-的相位差为90度，d1:d2:d3＝1:1.1:1.2，d1：是线圈A+的直径，d2：是线圈A-的直径，d3是线圈B+的圆心和A-的圆心之间的距离；电感线圈A-、电感线圈B+、电感线圈A+和电感线圈B-均为不规则圆形金属线圈。4.根据权利要求1所述的精密刻度盘模型，其特征在于，数字电感传感器型号是LDC1614。5.根据权利要求1所述的精密刻度盘模型，其特征在于，所述的供电电路的芯片型号为LM2596。6.根据权利要求1所述的精密刻度盘模型，其特征在于，所述的显示模块为TFT1.44寸显示屏。7.一种精密刻度盘模型的控制方法，其特征在于，采用权利要求1-6中任一权利要求所述的的精密刻度盘模型，包括以下步骤：步骤1、对中心控制模块的SPI接口、IIC接口进行初始化；步骤2、数字电感传感器检测仪表盘的旋转角度；步骤3、将结果通过IIC接口传送给控制中心模块；步骤4、计算旋转角度值并用四点校正算法进行修正；步骤5、在显示模块上显示旋转角度信息。8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，步骤4中的计算旋转角度值包括以下步骤：步骤a、计算电感线圈A-、电感线圈B+、电感...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄健，
申请(专利权)人：西京学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61