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角度信号采集装置及其处理方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-07-12 09:30:50

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-08-03 09:25:16
一种角度信号采集装置,包括:外盖、安装座、印刷电路板、磁钢、磁钢座以及信号处理模块,其中:外盖内设有凹槽与内台阶,印刷电路板嵌入外盖内并由凹槽与内台阶定位,并随外盖安装在安装座上,磁钢通过所述安装座嵌入并固定在所述磁钢座内;其中印刷电路板与信号处理模块连接,印刷电路板采集角度,并将角度转换为串行数据输出至信号处理模块,信号处理模块对串行数据进行处理以获取角速度以及角加速度。本发明中的角度信号采集装置,成本低廉,安装简便,误差小。
一种角度信号采集装置,包括:外盖、安装座、印刷电路板、磁钢、磁钢座以及信号处理模块,其中:所述外盖内设有凹槽与内台阶,所述印刷电路板嵌入所述外盖内并由所述凹槽与所述内台阶定位,并随所述外盖安装在所述安装座上,所述磁钢通过所述安装座嵌入并固定在所述磁钢座内;其中所述印刷电路板与信号处理模块连接,所述印刷电路板通过设置于其中部的角度传感器采集角度,并将所述角度转换为串行数据输出至所述信号处理模块,所述信号处理模块对所述串行数据进行处理以获取角速度以及角加速度;其中的信号处理模块包括:串并转换器,用于将所述串行数据转换为并行数据;角度调零器,用于对所述并行数据进行调零得到调零数据;角度滤波器,用于对所述调零数据进行滤波得到滤波数据;第一微分器,用于对所述滤波数据进行微分运算得到所述角速度;角速度滤波器,用于对所述角速度进行滤波得到角速度滤波信号;第二微分器,用于对所述角速度滤波信号进行微分运算得到所述角加速度。

目前,为了更好的控制设备的角度方向以及转速,需要通过传感器来获取角度信号,并根据获取到的角度信号进行调整控制设备。而关于传感器的选型方面:

[0003] 机械电位器在安装上相对困难,并且使用时间长了以后容易造成机械磨损。并且,还要添加模数转化器转换为数字信号后才能进行数字信号处理。

[0004] 基于微机电系统(MEMS)技术的陀螺仪的原理为依靠地磁的强弱与方位来判断陀螺仪的方向。由于地磁较弱,当该传感器附近有强磁场时,误差会很大。

[0005] 用线加速度换算角加速度的话至少需要三个线加速度传感器固定在不同的几何位置,几何结构复杂,成本较高,并存在几何误差。

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本发明还提供一种角度信号采集与处理的方法,包括以下步骤:角度传感器通过磁钢的磁场变化采集角度,并转化为与该角度成高度线性关系的串行数据;印刷电路板通过感知磁钢周围抗干扰能力较强的强磁场的变化来将所述串行数据输出至所述信号处理模块;信号处理模块对所述串行数据进行处理以获取角速度以及角加速度。

[0009] 本发明实施方式中的角度信号采集装置及其采集与处理的方法利用印刷电路板、磁钢以及信号处理模块采集的角速度以及角加速度,成本低廉,安装简便,误差小。

技术合作

磁钢3以及信号处理模块10采集的角速度以及角加速度,成本低廉,安装简便,误差小。

[0052] 虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述,但本领域的技术人员应能理解,上述较佳实施方式仅用来说明本发明,并非用来限定本发明的保护范围,任何在本发明的精神和原则范围之内,所做的任何修饰、等效替换、改进等,均应包含在本发明的权利保护范围之内。