在建筑機(jī)械、路面機(jī)械、港口機(jī)械、起重機(jī)械等工程機(jī)械領(lǐng)域中 , 為了達(dá)到機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測和姿態(tài)控制的目的 , 要求傾角傳感器能精確測量某平面相對水平面的傾斜角度。

傾角傳感器用于操作動作頻繁、露天等環(huán)境惡劣的場合 , 因此在響應(yīng)速度、可靠性、體積、穩(wěn)定性、使用壽命和成本方面要求很高。基于 MEMS 加速度傳感器的傾角傳感器采用體積小、功耗低、響應(yīng)速度快和高可靠的傳感元件 , 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域。然而此類傾角傳感器均存在零位偏差 , 如果不對傾角傳感器進(jìn)行零位偏差補(bǔ)償 , 將會影響傾角傳感器的精度。

傾角傳感器的測量原理

在微加速度傳感器中, 通過測量力或位移來得到加速度。而測量力或位移的方法有很多 , 根據(jù)不同的檢測方法 , 可將微加速度傳感器分別稱為壓阻式、電容式、諧振式、伺服式和隧道式加速度微傳感器。

電容式加速度微傳感器具有靈敏度高、直流響應(yīng)和噪聲特性好、溫漂低、低溫靈敏度好、功耗低等優(yōu)點(diǎn), 因此采用MEMS 傳感器作為微加速度傳感器。其敏感元件的簡化結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳感器感受到加速度作用時(shí) , 中央極板隨彈性梁向固定極板的一端移動 , 使兩極板電容值不相等 , 即 C S1<C S2 , 并使中央極板電壓輸出的幅值隨傳感器所敏感到的加速度變化而變化。

傾角傳感器包括電源模塊、加速度傳感器模塊、濾波模塊、溫度傳感器模塊、微處理器模塊、參數(shù)存儲模塊、通訊模塊。加速度傳感器為雙軸加速度傳感器 , 能同時(shí)測量兩個(gè)正交方向的加速度 , 輸出信號為 2 路 PWM 脈波 , 其脈波占空比分別與兩敏感軸方向上所受的加速度成正比。在零位標(biāo)定后 , 標(biāo)定因數(shù)存儲于參數(shù)存儲模塊中 , 微處理器處理輸出的脈

波信號并進(jìn)行線性補(bǔ)償 , 通過 CAN 總線輸出傾斜角度。