一种非接触感应式两自由度位移传感器及位移测量方法技术

本发明专利技术公开了一种非接触感应式两自由度位移传感器，包括：微控制器

【技术实现步骤摘要】
一种非接触感应式两自由度位移传感器及位移测量方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种非接触感应式两自由度位移传感器及位移测量方法
。

技术介绍

[0002]近年来业界对传感器种类的需求越来越大，对其性能要求也提出了越来越苛刻的指标要求，其中，非接触式测量作为一种一种灵活性高
、
可靠性高以及不受环境影响的测量方式，得到了越来越高的重视，因此，非接触式传感器也就孕育而生
。
[0003]电感数字转换器是一种非接触式传感器芯片，通过检测被连接的线圈或者弹簧电感量的变化测量位置
、
运动以及金属或导体目标的构成，而且号可以用来检测弹簧的压缩
、
扩张与扭曲度
。
电感传感技术应用范围非常广泛，可以从简单的按钮
、
旋钮以及开关到高分辨率心率监视器
、
涡轮流量计以及高速电机
/
齿轮控制器
。
由于其广泛的用途，可用于众多不同市场，包括汽车
、
大型家用电器
、
消费类电子产品
、
移动设备
、
计算
、
工业以及医疗等
。
[0004]电感数字转换器是运用电磁感应原理，在线圈中加一个交变电流，线圈周围会发生交变磁场，当有金属物体进入磁场则会在金属物体外表发生涡流
。
涡流与导体距线圈的距离
、
导体大小以及导体本身的成分有关；涡流也会产生自己的磁场，涡流产生的磁场会反向影响线圈产生的原磁场，两个磁场感性耦合的程度是根据相互之间的距离与形状的变化而发生变化，并通过线圈的阻抗值与电感值表现出来，电路简化模型参见图4所示
。
现有的电感数字转换器在传感器位移测量应用中，功耗高，能量转换效率低，给使用带来不便
。
因此，亟待提出一种非接触感应式两自由度位移传感器及位移测量方法，解决现有位移传感器结构复杂
、
以及如何准确且快速的监测被测物体位移变化的技术问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是提出一种非接触感应式两自由度位移传感器及位移测量方法，旨在解决现有位移传感器结构复杂
、
以及如何准确且快速的监测被测物体位移变化的技术问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种非接触感应式两自由度位移传感器，其中，所述非接触感应式两自由度位移传感器包括：
[0007]微控制器
、
电感线圈
、
电源电路
、
复位电路和若干电感数字转换器；
[0008]所述微控制器分别与电源电路
、
复位电路和电感数字转换器电性连接；若干所述电感数字转换器与电感线圈电性连接；
[0009]所述微控制器用于根据上位机的控制指令，控制若干电感数字转换器获取电感线圈参数；以及用于根据所述电感线圈参数计算被检测物体位移；
[0010]所述电感数字转换器用于测量电感线圈的阻抗和谐振频率；
[0011]所述电源电路用于进行电平转换，为微控制提供电源
。
[0012]优选方案之一，所述电源电路包括插座
H1、
电容
C1、
电阻
R3、
电阻
R4、
二极管
D1、
二
极管
D2
和滤波电路；所述插座
H1
的2引脚分别与电容
C2
和电阻
R3
连接，所述电容
C2
的另一端分别与电阻
R4
和电阻
R3
的另一端连接，所述电阻
R4
的另一端分别与二极管
D1
和二极管
D2
连接，所述二极管
D1
的另一端分别与微控制器和滤波电路连接，所述插座
H1
的4引脚分别与二极管
D2、
滤波电路以及地端连接
。
[0013]优选方案之一，所述滤波电路包括电容
C1
和电容
C3
；所述电容
C1
的一端分别与二极管
D1、
微控制器和电容
C3
连接，所述电容
C1
的另一端分别与电容
C3
的另一端以及地端连接
。
[0014]优选方案之一，所述复位电路包括复位开关
T、
电容
C4、
电容
C5、
电阻
R1
和电阻
R2
连接；所述复位开关
T
的一端分别与电源端
、
电容
C4
连接，所述复位开关
T
的另一端分别与电容
C5
和电阻
R2
连接，所述电容
C5
的另一端分别与电容
C4
的另一端
、
电阻
R1
和微控制器连接；所述电阻
R1
的另一端分别与电阻
R2
的另一端和地端连接
。
[0015]优选方案之一，所述微控制器通过
SPI
串行接口与若干电感数字转换器连接
。
[0016]优选方案之一，所述微控制器通过
SPI
串行接口与三个电感数字转换器连接
。
[0017]优选方案之一，所述非接触感应式两自由度位移传感器还包括
SWD
接口烧写电路，所述
SWD
烧写电路与所述微控制器电性连接
。
[0018]优选方案之一，所述微控制器通过
RS232
接口与上位机电性连接
。
[0019]优选方案之一，所述电感线圈为
PCB
电感线圈
。
[0020]一种如上述的一种非接触感应式两自由度位移传感器的位移测量方法，包括以下步骤：
[0021]初始化微控制器和若干电感数字转换器；
[0022]上位机下发控制指令，微控制器根据控制指令控制若干电感数字转换器获取电感线圈的参数；
[0023]电感数字转换器将获取的电感线圈的参数传输至微控制器，微控制器根据获取的电感线圈的参数计算被检测物体的位移；
[0024]微控制器将被检测物体的位移上传至上位机进行存储和显示
。
[0025]本专利技术的上述技术方案中，该非接触感应式两自由度位移传感器包括：微控制器
、
电感线圈
、
电源电路
、
复位电路和若干电感数字转换器；所述微控制器分别与电源电路
、
复位电路和电感数字本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种非接触感应式两自由度位移传感器，其特征在于，包括：微控制器
、
电感线圈
、
电源电路
、
复位电路和若干电感数字转换器；所述微控制器分别与电源电路
、
复位电路和电感数字转换器电性连接；若干所述电感数字转换器与电感线圈电性连接；所述微控制器用于根据上位机的控制指令，控制若干电感数字转换器获取电感线圈参数；以及用于根据所述电感线圈参数计算被检测物体位移；所述电感数字转换器用于测量电感线圈的阻抗和谐振频率；所述电源电路用于进行电平转换，为微控制提供电源
。2.
根据权利要求1所述的一种非接触感应式两自由度位移传感器，其特征在于，所述电源电路包括插座
H1、
电容
C1、
电阻
R3、
电阻
R4、
二极管
D1、
二极管
D2
和滤波电路；所述插座
H1
的2引脚分别与电容
C2
和电阻
R3
连接，所述电容
C2
的另一端分别与电阻
R4
和电阻
R3
的另一端连接，所述电阻
R4
的另一端分别与二极管
D1
和二极管
D2
连接，所述二极管
D1
的另一端分别与微控制器和滤波电路连接，所述插座
H1
的4引脚分别与二极管
D2、
滤波电路以及地端连接
。3.
根据权利要求2所述的一种非接触感应式两自由度位移传感器，其特征在于，所述滤波电路包括电容
C1
和电容
C3
；所述电容
C1
的一端分别与二极管
D1、
微控制器和电容
C3
连接，所述电容
C1
的另一端分别与电容
C3
的另一端以及地端连接
。4.
根据权利要求1‑3任一项所述的一种非接触感应式两自由度位移传感器，其特征在于，所述复位电路包括复位开关
T、
电容

【专利技术属性】
技术研发人员：田震毅，吕佳，罗奕，寇清，
申请(专利权)人：湖南航天磁电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：