專利名稱：角度傳感器特性檢測儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于檢測儀器領(lǐng)域，特別涉及一種角度傳感器特性檢測儀器。
背景技術(shù)：
角度傳感器是能將角度信號按一定規(guī)律轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕钠骷?，傳感器靜態(tài)特性包括線性度、靈敏度、遲滯和重復(fù)性等。傳感器研制過程、應(yīng)用過程中，都必須完成傳感器特性的測量工作。傳統(tǒng)測試方法中傳感器支架角度調(diào)節(jié)臺、傳感器信號采樣系統(tǒng)彼此獨立，需手動調(diào)節(jié)測試臺角度；然后用儀器測試傳感器在該角度下的輸出；通過多點測量，采用人工繪圖分析，這種方法工作量大，耗時長，誤差大，且不易計算機保存和數(shù)據(jù)處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種集傳感器支架角度調(diào)節(jié)臺、傳感器信號采樣和傳感器特性分析三者為一體的角度傳感器特性檢測儀器。本發(fā)明技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種角度傳感器特性檢測儀器，包括底座、傳感器角度調(diào)節(jié)支架，以及安裝在底座內(nèi)的單片機控制電路和通信電路，其特征是傳感器角度調(diào)節(jié)支架由步進(jìn)電機驅(qū)動，單片機控制電路輸出經(jīng)驅(qū)動電路接步進(jìn)電機；角度傳感器輸出接單片機控制電路，單片機控制電路分別設(shè)有本機串口通信電路和USB接口通信電路，本機串口通信電路提供按鈕的手動設(shè)置和顯示屏角度值顯示；USB接口通信電路提供與計算機連接，傳遞控制信號和采集角度傳感器信號，并由計算機記錄和數(shù)據(jù)分析處理；電源電路供給各模塊工作電源。所述傳感器角度調(diào)節(jié)支架，包括固定在底座上的步進(jìn)電機和固定在步進(jìn)電機輸出軸上的夾具，底座上設(shè)有控制夾具旋轉(zhuǎn)范圍的兩個行程開關(guān)，行程開關(guān)的開關(guān)信號接入單片機控制電路。利用步進(jìn)電機驅(qū)動角度傳感器，按照設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角度值，可在角度傳感器有效感應(yīng)范圍內(nèi)，連續(xù)測試作業(yè)。所述本機串口通信電路與設(shè)在底座面板上的按鈕和顯示屏連接。本發(fā)明具有構(gòu)思新穎、設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)緊湊、自動化程度高的特點；通過標(biāo)準(zhǔn)USB 接口通信電路，實現(xiàn)雙向通信功能，利用計算機進(jìn)行控制、測試記錄和分析處理。該儀器根據(jù)軟件程序自動讓傳感器角度調(diào)節(jié)支架依次轉(zhuǎn)動不同角度，自動采集待測角度傳感器的信號，自動保存原始數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析處理，自動輸出線性度、遲滯和重復(fù)性等特性曲線；從而使角度傳感器測量系統(tǒng)的自動化程度更高，傳感器特性顯示更直觀，精度更準(zhǔn)確，大大減輕檢測的工作量，縮短檢測的時間。


下面結(jié)合具體圖例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明圖1角度傳感器特性檢測儀器電路原理框2電源電路
圖3單片機控制電路圖4驅(qū)動電路圖5USB接口通信電路圖6本機串口通信電路圖7角度傳感器特性檢測儀器示意圖其中1-底座 2-傳感器角度調(diào)節(jié)支架 3-步進(jìn)電機4-夾具 5-角度傳感器6-行程開關(guān)7-按鈕 8-顯示屏
具體實施例方式參照圖1和圖7，角度傳感器特性檢測儀器，包括底座1、傳感器角度調(diào)節(jié)支架2，以及安裝在底座內(nèi)的單片機控制電路和通信電路；傳感器角度調(diào)節(jié)支架2，包括固定在底座1 上的步進(jìn)電機3和固定在步進(jìn)電機輸出軸上的夾具4，待測角度傳感器5被夾持在夾具4 上，由步進(jìn)電機3帶動夾具4旋轉(zhuǎn)；底座1上設(shè)有控制夾具4旋轉(zhuǎn)范圍的兩個行程開關(guān)6， 行程開關(guān)6的開關(guān)信號和角度傳感器5的輸出接入單片機控制電路。角度傳感器特性檢測儀器電路主體為一單片機控制電路，單片機控制電路輸出經(jīng)驅(qū)動電路接步進(jìn)電機3 ；角度傳感器5的輸出和行程開關(guān)6接單片機控制電路，單片機控制電路分別設(shè)有本機串口通信電路和USB接口通信電路；本機串口通信電路與設(shè)在底座1面板上的按鈕7和顯示屏8連接，提供手動設(shè)置和角度值的顯示；USB接口通信電路提供與計算機的連接，傳遞控制信號和采集角度傳感器信號；而電源電路供給各模塊工作電源。以上各功能模塊的具體電路圖，如圖2至圖6。參照圖3，單片機控制電路要實現(xiàn)采集信號、步進(jìn)電機驅(qū)動和利用USB接口通信電路進(jìn)行雙向通信等功能，本實例步進(jìn)電機驅(qū)動也采用THB7U83A芯片，單片機控制電路主控芯片采用基于ARM Cortex2M3內(nèi)核的STM32系列32位閃存微控制器STM32Pmi00，其7 個TIM最多可以產(chǎn)生28個精準(zhǔn)的PWM信號，方便地用于步進(jìn)電機的控制；豐富的通信模塊便于與上位機進(jìn)行通信。上位機發(fā)送控制指令，主控芯片STM32接收指令并將其轉(zhuǎn)化為用于控制步進(jìn)電機的PWM信號和方向控制信號，并進(jìn)行光電耦合隔離后經(jīng)三極管放大輸出， 然后通過步進(jìn)電機驅(qū)動器對步進(jìn)電機進(jìn)行細(xì)分驅(qū)動，細(xì)分后步進(jìn)電機運行將更加平穩(wěn)。通過光耦合器的隔離，電路具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力，由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。三極管放大采用開漏輸出，方便線與邏輯功能的實現(xiàn)，同時通過外接不同上拉電阻可以增加外圍的驅(qū)動能力。本發(fā)明利用計算機作為上位機，單片機控制電路作為下位機，并通過USB接口通信電路進(jìn)行連接，實現(xiàn)雙向通信功能；計算機軟件程序，包括單片機控制程序、傳感器角度調(diào)節(jié)支架角度自動調(diào)節(jié)程序、待測傳感器輸出信號自動采集程序和傳感器特性測試程序四個部分。程序采用VB語言進(jìn)行編程，通過計算機實現(xiàn)信號控制、特性分析、儀器界面等功能。本測試儀的工作原理首先上位機，也即計算機通過USB接口通信電路向下位機發(fā)出傳感器角度調(diào)節(jié)支架旋轉(zhuǎn)的角度信號，單片機控制電路根據(jù)計算機指令，促使驅(qū)動電路給步進(jìn)電機一定的電流，使步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動一定的角度，步進(jìn)電機帶動固定在夾具上的待測角度傳感器，旋轉(zhuǎn)至某一角度位置。 這時，待測角度傳感器在不同角度位置上，會產(chǎn)生不同的電壓信號，單片機控制電路及時采集待測角度傳感器的輸出電壓信號，并將其通過USB接口通信電路送入計算機， 存儲在數(shù)據(jù)庫中。計算機根據(jù)傳感器角度調(diào)節(jié)支架旋轉(zhuǎn)的角度(X軸)和待測角度傳感器的輸出電壓(Y軸)繪制工業(yè)實時數(shù)據(jù)曲線。通過多點測試、正反行程測試、重復(fù)測試，計算機數(shù)據(jù)處理后，直接畫出傳感器線性度、靈敏度、遲滯和重復(fù)性等特性曲線。
權(quán)利要求
1.一種角度傳感器特性檢測儀器，包括底座、傳感器角度調(diào)節(jié)支架，以及安裝在底座內(nèi)的單片機控制電路和通信電路，其特征是傳感器角度調(diào)節(jié)支架由步進(jìn)電機驅(qū)動，單片機控制電路輸出經(jīng)驅(qū)動電路接步進(jìn)電機；角度傳感器輸出接單片機控制電路，單片機控制電路分別設(shè)有本機串口通信電路和USB接口通信電路，本機串口通信電路提供按鈕的手動設(shè)置和顯示屏角度值顯示；USB接口通信電路提供與計算機連接，傳遞控制信號和采集角度傳感器信號；電源電路供給各模塊工作電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角度傳感器特性檢測儀器，其特征是傳感器角度調(diào)節(jié)支架， 包括固定在底座上的步進(jìn)電機和固定在步進(jìn)電機輸出軸上的夾具，底座上設(shè)有控制夾具旋轉(zhuǎn)范圍的兩個行程開關(guān)，行程開關(guān)的開關(guān)信號接入單片機控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角度傳感器特性檢測儀器，其特征是本機串口通信電路與設(shè)在底座面板上的按鈕和顯示屏連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種角度傳感器特性檢測儀器，包括底座、傳感器角度調(diào)節(jié)支架，以及安裝在底座內(nèi)的單片機控制電路和通信電路，其特征是傳感器角度調(diào)節(jié)支架由步進(jìn)電機驅(qū)動，單片機控制電路輸出經(jīng)驅(qū)動電路接步進(jìn)電機；角度傳感器輸出接單片機控制電路，單片機控制電路分別設(shè)有本機串口通信電路和USB接口通信電路，本機串口通信電路提供按鈕的手動設(shè)置和顯示屏角度值顯示；USB接口通信電路提供與計算機連接，傳遞控制信號和采集角度傳感器信號，并由計算機記錄和數(shù)據(jù)分析處理；電源電路供給各模塊工作電源。通過標(biāo)準(zhǔn)USB接口通信電路，實現(xiàn)雙向通信功能，利用計算機進(jìn)行控制、測試記錄和分析處理，具有自動化程度高的特點。
文檔編號G01B7/30GK102494604SQ20111038026
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者李瑜芳 申請人:李瑜芳