倾角传感器,即角度传感器,是随角度移动而产生变化的电信号的设备。倾角传感器一般只能用于测量有限运动范围内的坡度和倾斜度。
角度传感器使用面非常广泛,一些行业内的设备姿态控制非常关键,对角度传感器的要求也非常严格,因为一旦出现倾斜或角度偏差太大,将会发生安全事故或严重影响生产。
角度传感器一般分单轴,双轴,三轴,单轴一般测的是摆角,双轴一般测的是面的倾斜角度,通过X轴和Y轴判断一个平面的倾斜度,三轴以上一般学名叫陀螺仪,倾斜度会测试的更准确,即使在频繁振动的环境下,也有很好的检测性能。
角度传感器原理一般分为四种:
1、力平衡传感器
力平衡传感器是重力参考传感器,用于船舶、车辆、飞机和地震事件等加速度测量。力平衡传感器经常用于倾斜仪中。力平衡传感器能够测量0.0001g到200g的水平,最高频率可达1000Hz。力平衡传感器的优点有精度高、测量范围宽、对温度变化不敏感,但缺点是成本高。
2、MEMS原理传感器
固态MEMS是一种小型传感器,它们由可移动的检测板组成,通过机械悬挂系统连接到参考框架上。MEMS技术是一种将机械和电气部件组合在芯片上以生成微型尺寸系统的技术。小尺寸意味着尺寸小于人类头发的厚度。MEMS传感器是许多医疗、工业、航空航天、消费和汽车应用中的关键部件。这些传感器可用于智能手机、游戏、医疗测试和卫星等领域。MEMS的生产制造方法基本与IC芯片的生产制造方法类似。
3、充液式传感器
充液式传感器有电容式的,也有电解式的。
4、电解传感器
电解传感器可以用于测量角度,角度可以用度、弧分或弧秒表示。电解传感器在许多应用中可以产生极其精确的节距测量值。电解传感器通过使用填充有流体或玻璃的空腔来发挥作用,流体在公共正极和负极之间流动,当电解传感器被调平时,正极和负极始终浸没在流体中,并产生平衡的信号输出。当传感器旋转时,在两个电极之间产生不平衡。因此,任何一个电极的不平衡都与旋转角度成正比。电解传感器易于保持其高精度和小尺寸。
5、电容式倾角传感器
电容式倾角传感器一般用于对倾斜度进行非接触式测量。它既可以作为开关,也可以作为传感器。当电容器的几何形状改变时,由于电容器的变化导致电容器传感器输出值的变化。电容式倾角传感器由悬臂梁、梳状驱动电容器和中央检测块组成。当发生倾斜时,中央检测块向其中一个梳状物移动,因此电容在一侧增加,在另一侧减少。电容式传感器的主要优点是其性价比和成本效益,而主要缺点是有限的响应。
6、霍尔和编码器原理
一般用来测转动角度,检测的是绝对角度,上面所述测的是相对角度,可以检测转动轴,摆臂等角度,不受引力影响。
角度传感器的应用
角度传感器的应用十分广泛。在机器人领域中,角度传感器可以用来测量机器人关节的转角,从而实现精确控制。在航空航天领域中,角度传感器可以用来测量飞行器在空中的姿态和方向,从而保证其精准导航。在汽车、船舶领域中,角度传感器可以用来测量方向盘的转角、舵机的转角和舵轮的转角,从而实现精确控制和方向修正。未来随着智能制造和物联网的普及,角度传感器的应用前景将更加广阔。