[发明专利]长行程线性位移非接触式测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及线性位移测量领域，尤其涉及一种基于霍尔效应的长行程线性位移非接触式测量装置。

背景技术

线性霍尔传感器（Hall IC）的电压输出会精确跟踪磁通密度的变化。在静态（无磁场）时，一般将输出电压设置在等于工作电压及工作温度范围内的电源电压的一半，当增加南极磁场时将增加或减少输出电压；相反，当增加北极磁场时将减少或增加输出电压，因此常用来测量电流、角度、线性位移及磁通量等，以磁力驱动的方式反映机械事件。目前，测量直线位移的IC主要用于测量位移范围很小(一般在15mm以内)的直线位移，但对于位移范围较大的运动，Hall IC的输出信号难于与被测位移量保持线性关系，而呈现出一种非线性关系，如量程为23mm，Hall IC的输出电压-位移曲线的线性度为9.38%。为了克服线性度的缺陷，往往需要增加永磁铁的长度，但这种方法不但增大了永磁铁的安装尺寸，而且由于永磁材料成本快速上升从而增加了整个产品的成本。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种基于霍尔效应的长行程线性位移非接触式测量装置。

本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：

一种长行程线性位移非接触式测量装置，用于测量永磁铁的直线位移，包括一微控制单元（MCU），还包括至少两个的线性霍尔传感器（Hall IC），所述线性霍尔传感器沿同一轴线方向并列设置，且与所述永磁铁的直线位移轴线平行；每个所述线性霍尔传感器上均包括一电压输出端，各电压输出端分别与所述微控制单元的输入端连接；相邻的两个所述线性霍尔传感器之间的距离至多设置为使该两个所述线性霍尔传感器的输出电压-位移曲线中前一个线性段结束所对应的永磁铁的位移位置即为后一个线性段开始所对应的永磁铁的位移位置。

优选的，上述的长行程线性位移非接触式测量装置，其中：所述线性霍尔传感器的电压输出端的输出为模拟信号，所述微控制单元内置有与所述线性霍尔传感器对应的模数转换器（ADC），各电压输出端分别通过对应的模数转换器与微控制单元的输入端连接。

优选的，上述的长行程线性位移非接触式测量装置，其中：所述线性霍尔传感器的电压输出端的输出为脉宽调制信号，所述微控制单元内置有与所述线性霍尔传感器对应的计数器，各电压输出端分别通过对应的计数器与微控制单元的输入端连接。

优选的，上述的长行程线性位移非接触式测量装置，其中：所述微控制单元的输出端包括一脉冲宽度调制器（PWM），以输出PWM信号。

优选的，上述的长行程线性位移非接触式测量装置，其中：所述脉冲宽度调制器与一低通滤波器（LPF）连接，以输出模拟信号。

优选的，上述的长行程线性位移非接触式测量装置，其中：所述微控制单元的输出端与一数模转换器连接，以输出模拟信号。

优选的，上述的长行程线性位移非接触式测量装置，其中：所述微控制单元的输出端与一LIN收发器连接，所述LIN收发器与LIN总线连接，以输出LIN信号。

本发明加设有多个线性霍尔传感器，通过将每一个线性霍尔传感器的输出电压-位移曲线中线性段进行拼接，而得到长行程的输出电压-位移曲线，同时微控制单元通过韧件将整个曲线线性化，实现了该装置对于长行程线性位移的精确测量，扩大了该装置的应用范围，克服了使用单个线性霍尔传感器时测量行程短，以及测量长行程时的线性度低的问题，同时，无需增加永磁铁的长度，减小了永磁铁的原料成本和安装空间。

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的连接示意图；

图3是本发明实施例的永磁铁相对两个线性霍尔传感器产生的磁场强度-位移曲线；

图4是本发明实施例的线性霍尔传感器的输出电压-位移曲线；

图5是本发明实施例的MCU处理后得到的输出电压-位移曲线。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。

实施例