倾角传感器原理和分类
倾角传感器经常用于系统的水平测量,从工作原理上可分为“固体摆”式、“液体摆”式、“气体摆”三种倾角传感器,倾角传感器还可以用来测量相对于水平面的倾角变化量。
理论基础是牛顿第二定律:根据基本的物理原理,在一个系统内部,速度是无法测量的,但却可以测量其加速度。如果初速度已知,就可以通过积分算出线速度,进而可以计算出直线位移,所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用,那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角了。
从构造形式来看, 角度传感器可分为线绕角度传感器和非线绕角度传感器两大类。
线绕角度传感器是将电阻丝绕在金属、陶瓷和塑料骨架上作为电阻元件。优点:电阻温度系数低,电阻值稳定性好,功率负荷性大,工作寿命长。缺点:分辨力有一定阶梯性、总阻值范围窄、高频性能差。
非线绕角度传感器有合成膜角度传感器、玻璃釉角度传感器、导电塑料角度传感器等。
西星传感研发生产的倾角传感器通常RS485/232/TTL几种通信接口,RS232与RS485输出倾角传感器需用相对应的硬件接口可通信,通信协议也必须一致。
一些设备与PC机连接的RS-232接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即“发送数据”、“接收数据”和“信号地”。传输线采用屏蔽双绞线。
RS485无具体的物理形状,根据工程的实际情况而采用的接口。
由于RS232接口标准出现较早,难免有不足之处,主要有以下四点:
(1) 接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。
(2) 传输速率较低,在异步传输时,波特率为20Kbps。
(3) 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式,容易产生共模干扰,所以抗噪声干扰性弱。
(4) 传输距离有限,传输距离标准值为50英尺,实际上也只能用在50米左右。
当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用,那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角了。
一般意义上的倾角传感器是静态测量或者准静态测量,一旦有外界加速度,那么加速度芯片测出来的加速度就包含外界加速度,故而计算出来的角度就不准确了,因此,现在常用的做法是增加mems陀螺芯片,并采用优先的卡尔曼滤波算法。加速度3个轴,陀螺仪3个轴,所有这种产品也叫6轴或VG。