专利名称：角度传感器特性检测仪器的制作方法
技术领域：
本发明属于检测仪器领域，特别涉及一种角度传感器特性检测仪器。
背景技术：
角度传感器是能将角度信号按一定规律转变为电信号的器件，传感器静态特性包括线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。传感器研制过程、应用过程中，都必须完成传感器特性的测量工作。传统测试方法中传感器支架角度调节台、传感器信号采样系统彼此独立，需手动调节测试台角度；然后用仪器测试传感器在该角度下的输出；通过多点测量，采用人工绘图分析，这种方法工作量大，耗时长，误差大，且不易计算机保存和数据处理。

发明内容
本发明的目的是设计一种集传感器支架角度调节台、传感器信号采样和传感器特性分析三者为一体的角度传感器特性检测仪器。本发明技术方案是这样实现的一种角度传感器特性检测仪器，包括底座、传感器角度调节支架，以及安装在底座内的单片机控制电路和通信电路，其特征是传感器角度调节支架由步进电机驱动，单片机控制电路输出经驱动电路接步进电机；角度传感器输出接单片机控制电路，单片机控制电路分别设有本机串口通信电路和USB接口通信电路，本机串口通信电路提供按钮的手动设置和显示屏角度值显示；USB接口通信电路提供与计算机连接，传递控制信号和采集角度传感器信号，并由计算机记录和数据分析处理；电源电路供给各模块工作电源。所述传感器角度调节支架，包括固定在底座上的步进电机和固定在步进电机输出轴上的夹具，底座上设有控制夹具旋转范围的两个行程开关，行程开关的开关信号接入单片机控制电路。利用步进电机驱动角度传感器，按照设定的旋转角度值，可在角度传感器有效感应范围内，连续测试作业。所述本机串口通信电路与设在底座面板上的按钮和显示屏连接。本发明具有构思新颖、设计合理、结构紧凑、自动化程度高的特点；通过标准USB 接口通信电路，实现双向通信功能，利用计算机进行控制、测试记录和分析处理。该仪器根据软件程序自动让传感器角度调节支架依次转动不同角度，自动采集待测角度传感器的信号，自动保存原始数据和数据分析处理，自动输出线性度、迟滞和重复性等特性曲线；从而使角度传感器测量系统的自动化程度更高，传感器特性显示更直观，精度更准确，大大减轻检测的工作量，缩短检测的时间。


下面结合具体图例对本发明做进一步说明图1角度传感器特性检测仪器电路原理框2电源电路
图3单片机控制电路图4驱动电路图5USB接口通信电路图6本机串口通信电路图7角度传感器特性检测仪器示意图其中1-底座 2-传感器角度调节支架 3-步进电机4-夹具 5-角度传感器6-行程开关7-按钮 8-显示屏
具体实施例方式参照图1和图7，角度传感器特性检测仪器，包括底座1、传感器角度调节支架2，以及安装在底座内的单片机控制电路和通信电路；传感器角度调节支架2，包括固定在底座1 上的步进电机3和固定在步进电机输出轴上的夹具4，待测角度传感器5被夹持在夹具4 上，由步进电机3带动夹具4旋转；底座1上设有控制夹具4旋转范围的两个行程开关6， 行程开关6的开关信号和角度传感器5的输出接入单片机控制电路。角度传感器特性检测仪器电路主体为一单片机控制电路，单片机控制电路输出经驱动电路接步进电机3 ；角度传感器5的输出和行程开关6接单片机控制电路，单片机控制电路分别设有本机串口通信电路和USB接口通信电路；本机串口通信电路与设在底座1面板上的按钮7和显示屏8连接，提供手动设置和角度值的显示；USB接口通信电路提供与计算机的连接，传递控制信号和采集角度传感器信号；而电源电路供给各模块工作电源。以上各功能模块的具体电路图，如图2至图6。参照图3，单片机控制电路要实现采集信号、步进电机驱动和利用USB接口通信电路进行双向通信等功能，本实例步进电机驱动也采用THB7U83A芯片，单片机控制电路主控芯片采用基于ARM Cortex2M3内核的STM32系列32位闪存微控制器STM32Pmi00，其7 个TIM最多可以产生28个精准的PWM信号，方便地用于步进电机的控制；丰富的通信模块便于与上位机进行通信。上位机发送控制指令，主控芯片STM32接收指令并将其转化为用于控制步进电机的PWM信号和方向控制信号，并进行光电耦合隔离后经三极管放大输出， 然后通过步进电机驱动器对步进电机进行细分驱动，细分后步进电机运行将更加平稳。通过光耦合器的隔离，电路具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力，由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。三极管放大采用开漏输出，方便线与逻辑功能的实现，同时通过外接不同上拉电阻可以增加外围的驱动能力。本发明利用计算机作为上位机，单片机控制电路作为下位机，并通过USB接口通信电路进行连接，实现双向通信功能；计算机软件程序，包括单片机控制程序、传感器角度调节支架角度自动调节程序、待测传感器输出信号自动采集程序和传感器特性测试程序四个部分。程序采用VB语言进行编程，通过计算机实现信号控制、特性分析、仪器界面等功能。本测试仪的工作原理首先上位机，也即计算机通过USB接口通信电路向下位机发出传感器角度调节支架旋转的角度信号，单片机控制电路根据计算机指令，促使驱动电路给步进电机一定的电流，使步进电机转动一定的角度，步进电机带动固定在夹具上的待测角度传感器，旋转至某一角度位置。 这时，待测角度传感器在不同角度位置上，会产生不同的电压信号，单片机控制电路及时采集待测角度传感器的输出电压信号，并将其通过USB接口通信电路送入计算机， 存储在数据库中。计算机根据传感器角度调节支架旋转的角度(X轴)和待测角度传感器的输出电压(Y轴)绘制工业实时数据曲线。通过多点测试、正反行程测试、重复测试，计算机数据处理后，直接画出传感器线性度、灵敏度、迟滞和重复性等特性曲线。
权利要求
1.一种角度传感器特性检测仪器，包括底座、传感器角度调节支架，以及安装在底座内的单片机控制电路和通信电路，其特征是传感器角度调节支架由步进电机驱动，单片机控制电路输出经驱动电路接步进电机；角度传感器输出接单片机控制电路，单片机控制电路分别设有本机串口通信电路和USB接口通信电路，本机串口通信电路提供按钮的手动设置和显示屏角度值显示；USB接口通信电路提供与计算机连接，传递控制信号和采集角度传感器信号；电源电路供给各模块工作电源。
2.根据权利要求1所述的角度传感器特性检测仪器，其特征是传感器角度调节支架， 包括固定在底座上的步进电机和固定在步进电机输出轴上的夹具，底座上设有控制夹具旋转范围的两个行程开关，行程开关的开关信号接入单片机控制电路。
3.根据权利要求1所述的角度传感器特性检测仪器，其特征是本机串口通信电路与设在底座面板上的按钮和显示屏连接。
全文摘要
本发明涉及一种角度传感器特性检测仪器，包括底座、传感器角度调节支架，以及安装在底座内的单片机控制电路和通信电路，其特征是传感器角度调节支架由步进电机驱动，单片机控制电路输出经驱动电路接步进电机；角度传感器输出接单片机控制电路，单片机控制电路分别设有本机串口通信电路和USB接口通信电路，本机串口通信电路提供按钮的手动设置和显示屏角度值显示；USB接口通信电路提供与计算机连接，传递控制信号和采集角度传感器信号，并由计算机记录和数据分析处理；电源电路供给各模块工作电源。通过标准USB接口通信电路，实现双向通信功能，利用计算机进行控制、测试记录和分析处理，具有自动化程度高的特点。
文档编号G01B7/30GK102494604SQ20111038026
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者李瑜芳 申请人:李瑜芳