基于PIC单片机的倾角传感器的设计

文章摘要： 摘 要：介绍倾角传感器的工作原理，对pic16c72与倾角传感器的硬件接口电路及其软件进行了设计，并且该设计已经由实验得到验证。0 前 言 设计中的倾角传感器是新型变质面积电容式倾角传感器，该倾角传感器技术是为数不多的、能够兼有结构简单、可靠性高、有通用传感器集成电路等优点的倾角传感器技术之一。在测绘仪器仪表、建筑机械、天线定位、机器人技术、坦克和舰船火炮平台控制、飞机姿态、汽车电子控制、石油勘探、海上平台监控等方面有广泛应用。1 倾角传感器的工作原理倾角传感器的电路原理如图1所示。图1 倾角传感器原理图 检测电路由比较器a1、a2、双稳态触发器及电容充放电

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     摘 要：介绍倾角传感器的工作原理，对pic16c72与倾角传感器的硬件接口电路及其软件进行了设计，并且该设计已经由实验得到验证。

0  前  言

      设计中的倾角传感器是新型变质面积电容式倾角传感器，该倾角传感器技术是为数不多的、能够兼有结构简单、可靠性高、有通用传感器集成电路等优点的倾角传感器技术之一。在测绘仪器仪表、建筑机械、天线定位、机器人技术、坦克和舰船火炮平台控制、飞机姿态、汽车电子控制、石油勘探、海上平台监控等方面有广泛应用。

　1  倾角传感器的工作原理

倾角传感器的电路原理如图1所示。

图1  倾角传感器原理图

     检测电路由比较器a₁、a₂、双稳态触发器及电容充放电回路组成。c₁、c₂为可变介质面积电容式倾角传感器，其容量大小与倾角变化成比例。双稳态触发器的两个输出端a、b作为差动脉冲宽度调制电路的输出。设电源接通时，触发器的a端为高电位，b端为低电位，因此a点通过r₁对c₁充电，直至m点的电位等于参考电压u_f时，比较器a₁产生一脉冲，触发器翻转，则a点呈低电位，b点呈高电位。此时m点电位经二级管d₁迅速放电至零，而同时b点的高电位经r₂向c₂充电，当n点电位等于u_f时，比较器a₂产生一脉冲，使触发器又翻转一次，则a点呈高电位，b点呈低电位，重复上述过程。如此周而复始，在双稳(a)(b) 态触发器的两输出端各自产生一宽度受c₁、c₂调制的方波脉冲。

     当c₁=c₂时，线路上各点电压波形如图2（a）所示，a、b两点间平均电压为零。当c₁≠c₂时，c₁和c₂充放电时间常数不同，电压波形如图2（b）所示，a、b两点间平均电压不再是零。

输出直流电压u_sc由a、b两点间电压经低通滤波后获得，等于a、b两点间电压平均值u_ap和u_bp之差。

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式中u₁——触发器输出高电平。

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设充电电阻r₁=r₂=r，则得

图2  各点电压波形图

     当倾角传感器在-90°=－+90°之间转动变化时，c₁、c₂的电容将随之发生变化。由上面的等式可知，差动电容的变化使充电时间不同，从而使双稳态触发器输出端的方波脉冲宽度不同，因此a、b两点间输出直流电压u

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