[实用新型]电子方向角度器

说明书

本实用新型涉及一种电子方向角度器，属于电子罗盘技术领域。

对欲知方向与地磁南（北）极夹角即方向角的测量，目前普遍采用以磁针为核心的磁罗盘，这类装置怕晃动，使用时要保持一定的水平度，在多种场合使用不方便，例如：在普通的交通工具上，这种精密的测量装置就很难找到它合适的工作环境。另一些以指北针为核心的方向仪，由于方向测量精度太低，尚不能作为方向角测量工具。

本实用新型的目的是公开一种精度高而使用方便的电子方向角度器。

本实用新型的任务通过以下方法实现。

一个旋转的霍尔元件，其旋转轴线与霍尔元件的磁通平面平行。

一个所述霍尔元件输出信号处理电路，至少包括该信号的过零检测电路和一个预定方向的定位检测电路。

为增加现有霍尔元件的灵敏度，本实用新型提供的改进技术方案是在上述旋转体霍尔元件磁通平面的两侧对称地设置一对导磁体，以增加穿过霍尔元件的磁力线数，增加霍尔元件的输出信号。

当单个霍尔元件的灵敏度不能满足其要求时，可以将多个霍尔元件单件，依其磁通平面平行排列组合，设置在旋转体上，各霍尔元件单件的输出信号串接。

本实用新型的机理是利用霍尔元件作为磁敏元件；使其在地磁中旋转，输出交变信号，以过零检测电路来提高检测地磁南北磁极方位的灵敏度。以上述技术为基础设计的电子方向角度装置，角度分辨率可控制在±1度之内，温漂低，不怕震晃，可方便地以模拟或数字方式作方向角测量结果显示。或将方位信号与位移信号结合，通过计算机处理，作移动物的电子导航和监控。

下面结合附图和实施例，对本实用新型作具体说明。

图1：为一种以模拟方式为角度显示的方向器结构示意图。

图2：为图1的A－A视图。

图3和图4：为霍尔元件的两种组合方式。

图5：为信号处理电路框图。

图6：为主电路原理图。

图7：为计数器前置电路原理图。

图1和图2中霍尔元件1设在一个转盘2上，转盘2的空心轴3一端经齿轮4与电机5传动连接，空心轴3架持在机架6上。霍尔元件1的导磁面与轴线平行，在导磁面两侧设有对称的扇形导磁体7，用来增加穿过霍尔元件1的地磁通量。导磁体用电工软铁或硅钢片制成。在空心轴3的下方设有计数用过零定位光电触发探头LB，在机架6的外侧设有计数用定位触发探头LA和定位档片8.在转盘2的外缘设有一对探测定位方位的光电探头9、10，发光管9处在定位档片8的下方，光电管10处在上方。计数用定位触发探头LA的位置与发光管9对应设置。电刷杆11与空心轴3固连，为转盘上的电路提供电源连接。

转盘2的未被占用的扇形空间供设置电子线路及元件用，其中一组径向排列的发光二极管12，用作方向角模拟显示。

图中光栅盘13及对应设置的发光管14与光电探头15构成一个光栅探测机构，用作角度或角位移的单位量标定。

除了用扇形设置的导磁体来增加霍尔元件的检测灵敏度外，还可采用多个霍尔元件平行设置方法，如图3和图4所示。图3中各霍尔元件1以磁通面迭加设置，图4中各霍尔元件以磁通面排列成行。自然霍尔元件迭加与成行排列组合的方式，以及多个霍尔元件迭加后再增设扇形导磁体等方法均可有效地增加磁敏元件的灵敏度。各霍尔元件单件的信号输出串联连接。

本实用新型的另一特点是对磁敏元件输出的交变信号采用过零检测电路，电路框图如图5所示。旋转霍尔元件1输出的交变信号经电压放大和过零检测电路21处理后，向触发电路22输入一个触发信号。另有一路定位触发电路24向触发电路22输入另一个触发信号。触发电路22输出一个反映定位方向与磁北极方向夹角的脉冲，用于控制方位角模拟显示电路23，从该电路还可输出供计数器或其他监控用的控制信号。

图6为主电路原理图。

图中霍尔元件1输出的交变信号经电容C1，反馈电阻R1和运放A1、A2组成的电压放大电路放大，通过输出电容C2向一个两与非门U1a和U1b组成的RS触发器输入一个脉冲信号。当放大电路输入信号过零时，其电压的变化率最大，每个周期使A2的输出对应地获得正，反相两个尖脉冲，其中负脉冲使RS触发器的R端置零，这就是过零检测原理。