光電式和磁電式角度傳感器與基于磁電式角度傳感器的設(shè)計(jì)

　　角度傳感器廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航空、航天、航海、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。它主要分為接觸式和非接觸式兩種，由于接觸式的角度傳感器隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，會(huì)存在機(jī)械磨損、精度降低、經(jīng)常維修甚至更換新設(shè)備等缺點(diǎn)，這不僅提高了生產(chǎn)成本還容易使被測(cè)設(shè)備的質(zhì)量沒(méi)保證，而非接觸式角度傳感器則克服了這些缺點(diǎn)。常用的非接觸式角度傳感器有光電式和磁電式的。光電式的雖然精度比磁電式的高，但對(duì)環(huán)境要求苛刻、抗震性也較差，因此也就不適用于環(huán)境較復(fù)雜的工業(yè)場(chǎng)所。正是基于這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種基于磁電式的角度傳感器，它具有成本低廉，抗干擾性高，分辨力在0.5° 以內(nèi)等優(yōu)點(diǎn)。

　　2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原理

　　整個(gè)系統(tǒng)有四部分組成，分別為電源模塊，磁傳感器信號(hào)采集模塊、微處理器模塊、信號(hào)輸出模塊，硬件框圖如圖1所示。

　　磁傳感器信號(hào)采集模塊主要通過(guò)集成有雙軸霍爾元件的集成芯片感知角度的變化，并以模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)方式輸出到微處理器中，經(jīng)過(guò)一定的編碼和解碼，由微處理器輸出工業(yè)用的電壓或電流信號(hào)，或者以串口通信方式輸出數(shù)字信號(hào)。為了減小系統(tǒng)的復(fù)雜度和誤差來(lái)源，信號(hào)采集單元選擇Melexis公司的MLX90316芯片。它屬于CMOS霍爾傳感器，可以輸出與芯片表面平行的磁場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的角度位置信息，并以SPI的串行通信方式輸出數(shù)字信號(hào)，省去了A/D轉(zhuǎn)換電路，這極大的減小了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。微處理模塊選用Freescale公司的MC9S08DZ60，它是一款小體積、低成本、低功耗和較多外部接口的16位微處理器。

　　它具有24路12位的A/D通道、控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（MSCAN）、串行外圍設(shè)備接口模塊（SPI）、串行通信接口（SCI/USART）、內(nèi)部集成電路總線（IIC）等外設(shè)數(shù)字接口，很適合與外界進(jìn)行數(shù)字信號(hào)通信。