[发明专利]矿用本安型数字倾角传感器

说明书

技术领域

本发明涉及倾角传感器，尤其是涉及矿用本安型数字倾角传感器。

背景技术

液压支架电液控制系统是实现煤矿综采工作面自动化控制的核心技术，为煤矿综采工作面高效、安全、连续、稳定地生产提供了保证。矿用本质安全型倾角传感器是支架电液控制系统的一个重要组成单元，用来进行支架动作过程中姿态控制和高度控制，实现支架平衡千斤顶动作过程的闭环控制和支架的动作高度控制。目前，国内所使用的电液控制系统大部分依靠国外进口，因此，存在价格高、交货周期长、倾角传感器配件价格昂贵、售后服务不及时等问题，这些因素严重地制约了电液控制技术的推广。

发明内容

本发明目的在于提供一种信号采集精度高、制造成本低廉的矿用本安型数字倾角传感器。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的矿用本安型数字倾角传感器，包括加速度传感器，所述加速度传感器信号输出端通过信号调理电路与A/D转换模块输入端连接，所述A/D转换模块信号输出端与微处理器信号输入端连接；所述微处理器信号输出端通过信号转换模块与数字量输出接口连接。

本发明优点在于采用加速度传感器感应重力加速度在其测量轴上分量的大小来确定物体的倾斜角度，相比水银、电解质、热能倾角测量仪响应快、功耗低。此外，采用了高性能的16位A/D转换器，提高了倾角测量的分辨率。

附图说明

图1是本发明的电路原理框图。

图2是本发明的加速度传感器模块电路原理图。

图3是为本发明的A/D转换模块电路原理图。

图4是本发明的微处理器电路原理图。

图5是本发明的信号转换电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的矿用本安型数字倾角传感器，包括加速度传感器，所述加速度传感器信号输出端通过信号调理电路与A/D转换模块输入端连接，所述A/D转换模块信号输出端与微处理器信号输入端连接；所述微处理器信号输出端通过信号转换模块与数字量输出接口连接。

加速度传感器感应重力加速度并转化成电压信号，该电压信号经A/D转换模块处理后由微处理器进行分析处理得到倾角信号，所述倾角信号经信号转换模块后输出给RS485数字量接口；电源模块负责为整个系统包括加速度传感器、A/D转换模块、微处理器、信号转换模块及485接口提供稳定的3.3V电源。

如图2所示为所述加速度传感器，采用3.3V供电，其电源和地之间加入去耦和旁路电容C15、C16，以减小电源对输出信号的影响；电容C17、C18实现对信号噪声的削弱，确定了加速度传感器的输出带宽。

如图3所示为所述A/D转换模块，该16位A/D转换模块通过SPI与微处理器通信，由 微处理器发送控制字分时对两路模拟信号进行A/D转换，并把A/D转换的结果通过SPI传送至微处理器。其电源和地之间加入去耦和旁路电容C19、C20，以减小电源对输出信号的干扰

如图4所示为微处理电路，采用NXP的一款ARM7内核的MCU，该MCU通过SPI与A/D转换模块通讯获取加速度对应的数字信号通过分析、计算（双轴和单轴两种模式）得到倾角信息，并通过两个异步串行接口（UART）输出角度信号。

如图5所示为所述信号转换模块，该模块采用的485转换芯片可提供差模过压保护，避免RS-485总线与电力线短路时对芯片造成损坏；具有失效保护，用户可以实现最小的外围电路设计。电路加入了终端电阻R32、R4（均为120Ω），以减少信号的反射，保证485通信的可靠性。