[实用新型]一种可编程一体化传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及到传感器技术，具体地说，是一种可编程一体化传感器。

背景技术

随着电子技术的发展以及自动化程度的提高，传感器技术已经在越来越多的领域得到应用，其主要功能是将各种物理特性转为电学特性，从而实现各种参数的自动检测。现有传感器一般是以“电子元件”的形式出现，例如霍尔传感器。

这些传感器在生产过程中，往往因为材料、加工误差等因素导致检测值不够准确，在传感器出厂之前必须对传感器进行校准，通过校准，将传感器的输出曲线固定为常见类型，比如霍尔传感器，其校准结果为“使磁场强度与输出电压之间呈线性关系”、或者“使磁场角度与输出电压之间呈线性关系”。

当用户使用这些传感器时，还需要结合使用条件，在传感器上附加机械结构，例如转轴、磁铁等器件，才能使传感器投入工作。这些机械结构、器件都会引入新的物理变量，造成传感器在实际使用中存在“输出线性失调”问题，用户还需要对传感器作一次校准。

因此，现有技术的缺点在于，传感器需要进行两次校准，一次是出厂校准，一次是结合了机械结构和相关器件之后的用户校准。

综上所述，在传感器的生产、应用过程中，校准工作出现了冗余，不是最优的方案。另外，这些传感器还需要用户自行添加机械结构，使用不够直接、简便。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种可编程一体化传感器，不仅包含了必要的机械结构：转轴、磁芯或磁铁，还将校准过程在传感器组装一体之后统一进行，而且是采用点校准，只需要采样点之间存在一个递增或递减的关系，对信号的线性化要求不高，可以一次性消除电路误差和机械误差，提高生产效率。

为达到上述目的，本实用新型所采用的方案如下：

一种可编程一体化传感器，包括信号采集模块、处理器以及输出电路，其关键在于：

所述信号采集模块设置有磁芯或磁铁，所述磁芯或磁铁固定在转轴上，通过转轴的旋转改变磁芯或磁铁的位置，从而改变信号采集模块输出的感应信号；

所述处理器设置有校准模式和运行模式两种工作模式，当工作在校准模式时，处理器根据转轴的旋转角度a_N获取信号采集模块输出的感应信号，并作为感应信号序列A_N保存在内存中，当工作在运行模式时，处理器根据感应信号输出相应的控制信号；

输出电路用于接收处理器输出的控制信号，并将该控制信号转换为传感器信号。

为了实现工作模式的切换，所述处理器的一个输入端与信号线连接，该信号线还与输出电路的输出端连接，当处理器工作在运行模式时，信号线用于输出传感器信号，当处理器需要切换工作模式时，信号线用于向处理器输入模式切换信号。

作为进一步描述，所述信号采集模块设置有磁芯和互感线圈，磁芯固定在转轴上，转轴通过连杆与浮子连接，利用浮子和连杆带动转轴转动，从而改变磁芯的位置，在互感线圈的初级线圈上加载交变电流，从而在互感线圈的次级线圈上生成所述感应信号。

作为另一种实现方式，所述信号采集模块设置有磁铁和霍尔元件，磁铁固定在转轴上，转轴通过连杆与浮子连接，利用浮子和连杆带动转轴转动，从而改变磁铁的位置，通过霍尔元件生成所述感应信号。

为了实现输出参数的转换，所述输出电路由电阻R16、电阻R17、电容C5以及三极管Q2组成，其中，电阻R16的一端作为该输出电路的输入端与所述处理器的输出端连接，该电阻R16的另一端与所述三极管Q2的基极连接，该三极管Q2的基极还经电容C5接地，该三极管Q2的发射极经电阻R17接地，该三极管Q2的集电极作为所述输出电路的输出端与信号线连接。

结合上述说明，本实用新型在工作过程中的具体控制步骤如下：

第一步：机械总装；

将所述信号采集模块、处理器以及输出电路封装在传感器壳体内，传感器的电源线、地线和信号线向壳体外引出，信号采集模块中的转轴伸出壳体；

第二步：校准；

通过电源线和地线提供电源输入，让处理器工作在校准模式下，其校准步骤如下：

(S21)调整信号采集模块中转轴的角度为a_N；

(S22)通过触发信号通知处理器获取信号采集模块输出的感应信号A；

(S23)处理器将此时的感应信号A作为感应信号序列A_N保存在内存中；