專利名稱：礦用本安型模擬傾角傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及傾角傳感器，尤其是涉及礦用本安型模擬傾角傳感器。
背景技術(shù)：
液壓支架電液控制系統(tǒng)是實現(xiàn)煤礦綜采工作面自動化控制的核心技術(shù)，為煤礦綜采工作面高效、安全、連續(xù)、穩(wěn)定地生產(chǎn)提供了保證。礦用本質(zhì)安全型傾角傳感器是支架電液控制系統(tǒng)的一個重要組成單元，用來進行支架動作過程中姿態(tài)控制和高度控制，實現(xiàn)支架平衡千斤頂動作過程的閉環(huán)控制和支架的動作高度控制。目前，國內(nèi)所使用的電液控制系統(tǒng)大部分依靠國外進口，因此，存在價格高、交貨周期長、傾角傳感器配件價格昂貴、售后服務(wù)不及時等問題，這些因素嚴重地制約了電液控制技術(shù)的推廣。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于提供一種信號采集精度高、制造成本低廉的礦用本安型模擬傾角傳感器。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型可采取下述技術(shù)方案本實用新型所述的礦用本安型模擬傾角傳感器，包括加速度傳感器模塊，所述加速度傳感器模塊信號輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與信號處理模塊輸入端連接，所述信號處理模塊輸出端通過D/A轉(zhuǎn)換模塊與信號調(diào)理模塊輸入端連接，所述信號調(diào)理模塊輸出端與模擬量輸出接口連接。本實用新型優(yōu)點在于采用加速度傳感器感應(yīng)重力加速度在其測量軸上分量的大小來確定物體的傾斜角度，相比水銀、電解質(zhì)、熱能傾角測量儀響應(yīng)快、功耗低。此外，采用了高性能的16位A/D轉(zhuǎn)換器，提高了傾角測量的分辨率。

圖1是本實用新型的電路原理框圖。圖2是本實用新型的加速度傳感器模塊電路原理圖。圖3是為本實用新型的A/D轉(zhuǎn)換模塊電路原理圖。圖4是本實用新型信號處理模塊電路原理圖。圖5是本實用新型信號調(diào)理模塊電路原理圖。圖6是本實用新型穩(wěn)壓電源電路原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型所述的礦用本安型模擬傾角傳感器，包括加速度傳感器模塊，所述加速度傳感器模塊信號輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與信號處理模塊輸入端連接， 所述信號處理模塊輸出端通過D/A轉(zhuǎn)換模塊與信號調(diào)理模塊輸入端連接，所述信號調(diào)理模塊輸出端與模擬量輸出接口連接。[0014]加速度傳感器模塊感應(yīng)重力加速度并轉(zhuǎn)化成電壓信號，所述電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊處理后由信號處理模塊(MCU)進行分析處理得到傾角信號，所述傾角信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出模擬量信號，所述模擬量信號通過信號調(diào)理模塊輸出0. 5V-4. 5V的電壓信號。所述電源模塊可提供5V和3. 3V直流穩(wěn)壓電源，為加速度傳感器模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、信號處理模塊(MCU)提供穩(wěn)定3. 3V電源；為信號調(diào)理模塊提供穩(wěn)定的5V電源。圖2為所述加速度傳感器模塊電路原理圖，采用3. 3V供電，其電源和地之間加入去耦和旁路電容C15、C16，以減小電源對輸出信號的影響；電容C17、C18實現(xiàn)對信號噪聲的削弱，確定了加速度傳感器模塊的輸出帶寬。圖3為所述A/D轉(zhuǎn)換模塊電路原理圖，該16位A/D轉(zhuǎn)換芯片通過SPI與信號處理模塊(MCU)通訊，由信號處理模塊(MCU)發(fā)送控制字分時對兩路模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換，并把A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果通過SPI傳送至信號處理模塊(MCU)。其電源和地之間加入去耦和旁路電容C19、C20，以減小電源對輸出信號的干擾圖4為所述信號處理模塊(MCU)，采用NXP的一款A(yù)RM7內(nèi)核的微處理器，通過SPI 與A/D轉(zhuǎn)換模塊通訊獲取加速度對應(yīng)的數(shù)字信號通過分析、計算(單軸模式)得到傾角信息， 所述傾角信號經(jīng)由信號處理模塊(MCU)內(nèi)部集成的D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化成模擬量輸出。圖5為所述為信號調(diào)理模塊，采用一款低功耗、高精密運算放大器和精密電阻構(gòu)成了一個同相放大電路，對D/A轉(zhuǎn)換輸出的模擬量進行放大，形成0. 5V-4. 5V與傾角成正比例關(guān)系的電壓輸出信號。圖6為所不穩(wěn)壓電源電路，輸入電壓為12V直流電壓，經(jīng)電源芯片U1穩(wěn)壓后輸出 5V,為信號調(diào)理模塊提供電壓，經(jīng)電源芯片U8穩(wěn)壓后輸出3. 3V，為加速度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、信號處理模塊(MCU)、D/A轉(zhuǎn)換模塊供電。
權(quán)利要求1.一種礦用本安型模擬傾角傳感器，其特征在于包括加速度傳感器模塊，所述加速度傳感器模塊信號輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與信號處理模塊輸入端連接，所述信號處理模塊輸出端通過D/A轉(zhuǎn)換模塊與信號調(diào)理模塊輸入端連接，所述信號調(diào)理模塊輸出端與模擬量輸出接口連接。
專利摘要本實用新型公開了一種礦用本安型模擬傾角傳感器，包括加速度傳感器模塊，所述加速度傳感器模塊信號輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與信號處理模塊輸入端連接，所述信號處理模塊輸出端通過D/A轉(zhuǎn)換模塊與信號調(diào)理模塊輸入端連接，所述信號調(diào)理模塊輸出端與模擬量輸出接口連接。本實用新型優(yōu)點在于采用加速度傳感器感應(yīng)重力加速度在其測量軸上分量的大小來確定物體的傾斜角度，相比水銀、電解質(zhì)、熱能傾角測量儀響應(yīng)快、功耗低。此外，采用了高性能的16位A/D轉(zhuǎn)換器，提高了傾角測量的分辨率。
文檔編號G01C9/00GK202350782SQ201120459430
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者崔建民, 崔科飛, 康曉華, 李曉亞, 李鵬, 王永強, 魯科 申請人:鄭州煤機液壓電控有限公司, 鄭州煤礦機械集團股份有限公司