[发明专利]矿用本安型模拟倾角传感器

说明书

技术领域

本发明涉及倾角传感器，尤其是涉及矿用本安型模拟倾角传感器。

背景技术

液压支架电液控制系统是实现煤矿综采工作面自动化控制的核心技术，为煤矿综采工作面高效、安全、连续、稳定地生产提供了保证。矿用本质安全型倾角传感器是支架电液控制系统的一个重要组成单元，用来进行支架动作过程中姿态控制和高度控制，实现支架平衡千斤顶动作过程的闭环控制和支架的动作高度控制。目前，国内所使用的电液控制系统大部分依靠国外进口，因此，存在价格高、交货周期长、倾角传感器配件价格昂贵、售后服务不及时等问题，这些因素严重地制约了电液控制技术的推广。

发明内容

本发明目的在于提供一种信号采集精度高、制造成本低廉的矿用本安型模拟倾角传感器。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的矿用本安型模拟倾角传感器，包括加速度传感器模块，所述加速度传感器模块信号输出端通过A/D转换模块与信号处理模块输入端连接，所述信号处理模块输出端通过D/A转换模块与信号调理模块输入端连接，所述信号调理模块输出端与模拟量输出接口连接。

本发明优点在于采用加速度传感器感应重力加速度在其测量轴上分量的大小来确定物体的倾斜角度，相比水银、电解质、热能倾角测量仪响应快、功耗低。此外，采用了高性能的16位A/D转换器，提高了倾角测量的分辨率。

附图说明

图1是本发明的电路原理框图。

图2是本发明的加速度传感器模块电路原理图。

图3是为本发明的A/D转换模块电路原理图。

图4是本发明信号处理模块电路原理图。

图5是本发明信号调理模块电路原理图。

图6是本发明稳压电源电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的矿用本安型模拟倾角传感器，包括加速度传感器模块，所述加速度传感器模块信号输出端通过A/D转换模块与信号处理模块输入端连接，所述信号处理模块输出端通过D/A转换模块与信号调理模块输入端连接，所述信号调理模块输出端与模拟量输出接口连接。

加速度传感器模块感应重力加速度并转化成电压信号，所述电压信号经A/D转换模块处理后由信号处理模块（MCU）进行分析处理得到倾角信号，所述倾角信号经D/A转换模块输出模拟量信号，所述模拟量信号通过信号调理模块输出0.5V-4.5V的电压信号。所述电源模块可提供5V和3.3V直流稳压电源，为加速度传感器模块、A/D转换模块、信号处理模块（MCU）提供稳定 3.3V电源；为信号调理模块提供稳定的5V电源。

图2为所述加速度传感器模块电路原理图，采用3.3V供电，其电源和地之间加入去耦和旁路电容C15、C16，以减小电源对输出信号的影响；电容C17、C18实现对信号噪声的削弱，确定了加速度传感器模块的输出带宽。

图3为所述A/D转换模块电路原理图，该16位A/D转换芯片通过SPI与信号处理模块（MCU）通讯，由信号处理模块（MCU）发送控制字分时对两路模拟信号进行A/D转换，并把A/D转换的结果通过SPI传送至信号处理模块（MCU）。其电源和地之间加入去耦和旁路电容C19、C20，以减小电源对输出信号的干扰

图4为所述信号处理模块（MCU），采用NXP的一款ARM7内核的微处理器，通过SPI与A/D转换模块通讯获取加速度对应的数字信号通过分析、计算（单轴模式）得到倾角信息，所述倾角信号经由信号处理模块（MCU）内部集成的D/A转换转化成模拟量输出。

图5为所述为信号调理模块，采用一款低功耗、高精密运算放大器和精密电阻构成了一个同相放大电路，对D/A转换输出的模拟量进行放大，形成0.5V-4.5V与倾角成正比例关系的电压输出信号。

图6为所示稳压电源电路，输入电压为12V直流电压，经电源芯片U1稳压后输出5V，为信号调理模块提供电压，经电源芯片U8稳压后输出3.3V，为加速度传感器、A/D转换模块、信号处理模块（MCU）、D/A转换模块供电。