探究角度传感器的多样化表现形式 - 深圳市天地华杰科技有限公司北京公司企业论坛 - 中国自动化企业中心

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发表人：北微传感刘老师

发表时间：2019/8/19 14:27:00

本栏论题：

探究角度传感器的多样化表现形式 [1255]

    角度传感器是指能感受被测角度并转换成可用输出信号的传感器。角度传感器，顾名思义，是用来检测角度的。它的身体中有一个孔，可以配合乐高的轴。当连结到RCX上时，轴每转过1/16圈，角度传感器就会计数一次。

    往一个方向转动时，计数增加，转动方向改变时，计数减少，计数与角度传感器的初始位置有关。当初始化角度传感器时，它的计数值被设置为0，需要时可以用编程把它重新复位。

    磁敏感角度传感器采用高性能集成磁敏感元件，利用磁信号感应非接触的特点，配合微处理器进行智能化信号处理制成的新一代角度传感器。

    电容式角位移传感器用于测量固定部件(定子)与转动部件(转子)之间的旋转角度，因其具有结构简单，测量精度高，灵敏度高，适合动态测量等特点，而被广泛应用于工业自动控制。

    一般来说，电容式角位移传感器由一组或若干组扇形固定极板和转动极板组成，为保证传感器的精度和灵敏度，同时避免因环境温度等因素的改变导致介电常数、极板形状等的间接变化，进而对传感器性能产生不利影响，对传感器的制作材料、加工工艺以及安装精度提出了较高要求，为了克服电容角位移传感器的局限性，国内外科学工作者进行了长期的大量研究工作，其主要思想方法是将传感器设计成差动结构。

    由敏感元件、测量电路、智能部件与接口部件构成，敏感元件的结构所示如图，测量部件由选择单元、激励源和电荷检测单元组成；智能部件由I/O单元、A/D单元、滤波单元、角度计算单元等组成；接口部件由电流输出单元、RS232通讯单元等组成。

    敏感元件检测反映角度位置的电容值，是传感器的初始转换单元，测量单元采用了先进的抗杂散微小电容检测电路，将电容值转换为电信号，智能部件的主要功能是通过比例式算法计算出角位移量，最后由接口部件输出角度计算结果。

    倾角传感器经常用于系统的水平测量，从工作原理上可分为“固体摆”式、“液体摆”式、“气体摆”三种倾角传感器，倾角传感器还可以用来测量相对于水平面的倾角变化量。

    倾角传感器的理论基础是牛顿第二定律，根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度。如果初速度已知，就可以通过积分计算出线速度，进而可以计算出直线位移。所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。

    当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角了。

    随着MEMS 技术的发展，惯性传感器件在过去的几年中成为最成功,应用最广泛的微机电系统器件之一，而微加速度计就是惯性传感器件的杰出代表。作为最成熟的惯性传感器应用，现在的MEMS加速度计有非常高的集成度，即传感系统与接口线路集成在一个芯片上。

    倾角传感器把MCU、MEMS加速度计、模数转换电路、通讯单元全都集成在一块非常小的电路板上面。可以直接输出角度等倾斜数据，让人们更方便的使用。

    倾角传感器的特点是硅微机械传感器测量(MEMS)以水平面为参面的双轴倾角变化。输出角度以水准面为参考，基准面可被再次校准。采用数据方式输出，接口形式包括RS232、RS485和可定制等多种方式，抗外界电磁干扰能力强。

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