一种微型姿态传感器制造技术

一种微型姿态传感器，属于姿态传感器技术领域。它包括PCB板及集成在PCB板上的控制模块、无线收发模块、姿态传感器模块和电源模块；姿态传感器模块具有无线收发功能及采集姿态运动功能；控制模块控制姿态传感器模块完成数据采集，并将采集的数据传输至无线收发模块；无线收发模块完成对数据的无线传输，并进行多对一数据收集；电源模块完成对设备的供电，其可选择通过USB供电或电池供电，并能够完成对电池的充电。本发明专利技术传感器电路板高度集成，具有极小的体积，适用于动物等特殊情况下的姿态捕捉；对PCB板进行布局优化，并添加散热层，能够增强传感器的散热作用、提高屏蔽干扰的能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种微型姿态传感器


[0001]本专利技术属于姿态传感器
，具体涉及一种微型姿态传感器。

技术介绍

[0002]姿态传感器是基于MEMS技术的高性能三维运动姿态测量系统。它包含三轴陀螺仪、三轴加速度计等运动传感器，通过内嵌的低功耗ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据。利用基于四元数的三维算法和特殊数据融合技术，实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据。姿态传感器设备通过数字方式直接输出当前的横滚角和俯仰角，姿态传感器通过采集传感器的数据，融合卡拉曼滤波，输出实时的姿态数据。由于采用三轴加速度计和三轴磁传感器辅助陀螺以及温度补偿的算法技术姿态传感器可广泛嵌入到航模无人机，机器人，机械云台，车辆船舶，地面及水下设备，虚拟现实，人体运动分析等需要自主测量三维姿态与方位的产品设备中。
[0003]三轴陀螺仪是一种能够测定6个方向的位置、移动轨迹、加速的电子元件；三轴加速度计是基于加速度的基本原理去实现工作，可以测量空间加速度，能够全面准确反映物体的运动性质；三轴磁力计可用于测试磁场强度和方向，定位设备的方位，可以测量出当前设备与东南西北四个方向上的夹角。
[0004]目前，现有的姿态传感器设备体积较大且数据传输方式为有线传输。当前的姿态传感器设备在微小空间下难以稳定安装进而导致精度下降，有线传输的方式会极大影响活动的范围，在小范围内连续运动时数据精度差；且现有的姿态传感器设备抗干扰能力、散热能力有待提高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种抗干扰能力、散热能力强的集成式、无线传输微型姿态传感器。
[0006]本专利技术提供如下技术方案：一种微型姿态传感器，包括PCB板及集成在PCB板上的控制模块、无线收发模块、姿态传感器模块和电源模块；姿态传感器模块具有无线收发功能及采集姿态运动功能；控制模块控制姿态传感器模块完成数据采集，并将采集的数据传输至无线收发模块；无线收发模块完成对数据的无线传输，并进行多对一数据收集；电源模块完成对设备的供电，其可选择通过USB供电或电池供电，并能够完成对电池的充电。
[0007]进一步的，所述PCB板上覆有一层散热层，散热层内部嵌入纵横布置的金属丝，能够屏蔽外部干扰并增强散热。
[0008]进一步的，所述PCB板上划独立的电气区域，实现对数据信号的屏蔽干扰。
[0009]进一步的，所述蓝牙模块连接有信号增强模块。
[0010]进一步的，所述姿态传感器模块对设备加速度、角速度以及设备方位进行测定，以四元数的形式反馈至控制模块；无线收发模块的发送端接收来自控制模块的四元数数据，
经由信号增强模块发送至接收端，无线收发模块的接收端完成数据的接收，并将数据传输至控制模块。
[0011]进一步的，所述控制模块与姿态传感器模块之间通过一组全双工SPI总线连接，控制模块对姿态传感器模块进行控制，完成姿态传感器模块反馈数据的接收。
[0012]进一步的，所述控制模块与无线收发模块通过一组全双工SPI总线及一对全双工UART连接，可根据需求选择不同通信方式完成数据的传输进一步的，所述姿态传感器模块可同时用作姿态检测端及数据接收端，可根据不同需求选择，用作数据接收端可接收来自其他传感器的信号并进行处理。
[0013]进一步的，所述电源模块通过稳压模块分别对控制模块、无线收发模块及姿态传感器模块提供电源。
[0014]通过采用上述技术，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1）本专利技术传感器电路板高度集成，具有极小的体积，适用于动物等特殊情况下的姿态捕捉；2）本专利技术对PCB板进行布局优化，并添加散热层，能够增强传感器的散热作用、提高屏蔽干扰的能力；3）本专利技术传感器可根据需求选择有线或无线传输，极大提高了设备的活动范围与应用场景，同时设备具有信号增强模块，信号强；4）本专利技术提高设置的无线收发模块，能够降低设备功耗，使得设备续航时间更长；无线收发模块同时具有发送与接收功能，此设备可同时用于接收传感器信号。
附图说明
[0015]图1为本专利技术微型姿态传感器的原理框图。
具体实施方式
[0016]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0017]相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。
[0018]一种具有无线收发功能的微型姿态传感器，包括电源管理模块、电源模块、稳压模块部分，主要完成电压的调整以及对设备的供电；还包括控制模块、姿态传感器模块、无线收发模块以及信号增强模块，主要完成对设备运动姿态的检测并完成各个环节数据的传输；姿态传感器模块采用9轴姿态传感器，无线收发模块为蓝牙收发模块。
[0019]具体的，电源通过电源管理模块获得电能，电源工作状态下，首先通过升压芯片使输出电压达到定值，后通过不同的稳压芯片分别降为3.3V电压以及1.8V电压，给设备各芯片供电。
[0020]控制模块在工作状态下，对9轴姿态传感器发出控制信号，同时接收9轴传感器反
馈的数据，并将数据传输至蓝牙收发模块；9轴传感器在工作状态下，完成对设备加速度、角速度以及设备方位的测定，以四元数的形式反馈至控制模块；蓝牙收发模块在工作状态下，发送端接收来自控制模块的四元数数据，经由信号增强模块发送至接收端，接收端蓝牙收发模块完成数据的接收，并将数据传输至控制模块。
[0021]具体的，电源管理模块与电源以及一个USB接口连接，在USB接口接入时，USB接口取代电源对设备供电，同时电源进入充电状态，从而显著扩大设备的应用场景。
[0022]具体的，控制模块通过一组全双工SPI总线以及一对全双工UART与蓝牙收发模块连接，可根据需求选择不同通信方式完成数据的传输。
[0023]具体的，蓝牙模块于信号增强模块相连，此类芯片采用低功耗芯片，同时优化PCB布局：在PCB板上划独立的电气区域，实现对数据信号的屏蔽干扰；PCB表面开过孔焊入针脚用作固定支点的同时可以释放静电减小干扰、强化散热，并在PCB板上覆有一层散热层，散热层内部嵌入纵横设置的金属丝形成金属网状结构，能够进一步屏蔽外部干扰并增强散热。
[0024]并协同PW1502限流芯片等辅助元件降低设备功耗，提升了设备续航时长。
[0025]具体的，控制模块通过一组全双工SPI总线与9轴姿态传感器连接，对9轴传感器进行控制，并完成数据的传输。
[0026]具体的，额外单独引入气压计、磁力计、惯性传感器等用以校准传感器，提高数据精度。
[0027]具体的，传感器可同时用作姿态检测端与数据接收端，可根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型姿态传感器，其特征在于：包括PCB板及集成在PCB板上的控制模块、无线收发模块、姿态传感器模块和电源模块；姿态传感器模块具有无线收发功能及采集姿态运动功能；控制模块控制姿态传感器模块完成数据采集，并将采集的数据传输至无线收发模块；无线收发模块完成对数据的无线传输，并进行多对一数据收集；电源模块完成对设备的供电，其可选择通过USB供电或电池供电，并能够完成对电池的充电。2.根据权利要求1所述的一种微型姿态传感器，其特征在于所述PCB板上覆有一层散热层，散热层内部嵌入纵横布置的金属丝，能够屏蔽外部干扰并增强散热。3.根据权利要求1所述的一种微型姿态传感器，其特征在于所述PCB板上划独立的电气区域，实现对数据信号的屏蔽干扰。4.根据权利要求1所述的一种微型姿态传感器，其特征在于所述蓝牙模块连接有信号增强模块。5.根据权利要求4所述的一种微型姿态传感器，其特征在于所述姿态传感器模块对设备加速度、角速度以及设备方位进行测定，以四元数的...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐迪，朱力文，徐浪，施文熙，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：