专利名称：高精度带温补倾角模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量技术领域，具体是一种用于高精度倾角测量的测量模块。
背景技术：
目前，倾角传感器由于制造上的限制，在电路设计和安装结构上存在设计缺陷，系统误差高。一方面未考虑采用稳定的电源及高精度的A/D采集芯片，另一方面，没有考虑材料的温度特性，未对安装方式及材料进行系统性温补，所以，所测量的倾角都会随温度变化而发生变化，即数据存在温漂。并且，安装螺丝、安装位置、安装方法和安装材料都会引起温
发明内容为克服现有技术的不足，本实用新型的发明目的在于提供一种高精度带温补倾角模块，以解决测量的倾角数据存在温漂的问题。为实现上述目的，本实用新型的电路板固定在基座上，基座将倾角模块安装在被测物体表面；倾角传感器、温度传感器、存储芯片、升压芯片、微处理器焊接在电路板上，温度传感器、存储芯片与微处理器连接，升压芯片与倾角传感器连接；倾角传感器周围放有干燥剂，倾角传感器上方装有填充物，屏蔽盒焊接在电路板上，将干燥剂、填充物、倾角传感器、温度传感器封闭起来。所述电路板上设有对外A/D采集端口、存储电路、电源电路、温度采集电路、升压电路、微处理器最小系统与角度测量电路;A/D采集端口、温度采集电路以及角度测量电路的模拟输出连接到微处理器最小系统的A/D采集端口 ；存储电路的通信端口连接到微处理器最小系统的通用I/O 口 ；升压电路的电压输出连接到角度测量电路的电源上；电源电路与存储电路、升压电路和微处理器最小系统的电源相连。当倾角传感器的倾斜角度发生变化时，其对外输出引脚的电压也随之发生改变，而且，其倾斜角度与输出电压成正比，当微处理器通过A/D采集后，将模拟电压转换为数字量后，就可以计算出当前的倾角。当温度变化时，材料会热胀冷缩，电子电路中存在数据漂移。为了让温度变化数据仍然稳定，人为使模块从最低工作温度上升到最高工作温度，并记录整个温度变化过程时的倾角数据，将这些温度点所对应的倾角数据存储起来，并设定其中某一温度点为基准点，微处理器计算出所存储的倾角数据与基准点数据的差值。实际使用该模块测量倾角时，模块自动读取上述数据，微处理器测量出当前的温度，再用当前的测量数据减去当前温度对应的差值，即为实际所测量的倾角值。这样，随着温度的变化，所测量的倾角数据就处于稳定状态，以达到克服温漂的目的。本实用新型与现有技术相比，所测量的倾角不会随温度变化而发生变化，可有效杜绝安装螺丝、安装位置、安装方法和安装材料所引起的温漂现象。结构简单，操作方便，测量数据精度高，测量稳定可靠，自动化程度高。
图I是本实用新型的结构框图。图2是本实用新型的整体结构主视图。图3是图2的B-B剖视图。图4是本实用新型的整体电路图。
具体实施方式
如图I、图2、图3所示，电路板9通过安装孔3用螺丝固定在基座I上，基座I通过模块安装孔2将倾角模块安装在被测物体表面，安装时要保证两端螺丝安装的扭力相同； 倾角传感器7、温度传感器8、存储芯片10、升压芯片11、微处理器12焊接在电路板9上，温度传感器8、存储芯片10与微处理器12连接，升压芯片11与倾角传感器7连接，本实用新型通过微处理器12的A/D端口采集倾角传感器7和温度传感器的数据8，并转换为数字量，微处理器12将温度补偿过程中的数据存入存储芯片10，当倾角模块投入使用后，微处理器12再从存储芯片10中读取温补数据，根据当前温度进行数据补偿，升压芯片11为倾角传感器7供电；倾角传感器7周围放有干燥剂4，上方设有填充物6，屏蔽盒5焊接在电路板9上，将干燥剂4、填充物6、倾角传感器7、温度传感器8封闭起来，使倾角传感器7与外部隔绝，防止温度变化时在芯片或温度传感器上凝结水珠，电路板焊接完成后，还需要在表面涂上三防漆，防止电路被氧化或被水破坏。如图4所示，电路板上设有对外A/D采集端口 13、存储电路14、电源电路15、温度采集电路16、升压电路17、微处理器最小系统18与角度测量电路19 ;A/D采集端口 13、温度采集电路16以及角度测量电路19的模拟输出连接到微处理器最小系统18的A/D采集端口 ；存储电路14的通信端口连接到微处理器最小系统18的通用I/O 口 ；升压电路17的电压输出连接到角度测量电路19的电源上；电源电路15与存储电路14、升压电路17和微处理器最小系统18的电源相连。电路板的对外A/D采集端口 13用于外部模拟信号的输入，C12、C13为去耦电容，P2为外部模拟信号接插件，如有需要连接到外部模拟信号；由于存储电路14的存储芯片U2采用的是I2C总线方式，故总线上设计有R11、R12两个上拉电阻，总线连接到微处理器最小系统18的Ul的I/O 口 ；电源电路15中的Cl为滤波电容，Cl与L1、C2、C3共同组成数字电源的滤波电路，Cl与L2、C4，C5共同组成模拟电源的滤波电路，Pl为电源输入及串口通信接口，串口端口连接到微处理器最小系统18的Ul的串口端口 ；温度采集电路16中Cll为滤波电容，R9为分压电阻，R9连接到温度传感器P5 (即图2中的温度传感器8)，分压电阻R9与温度传感器P5的连接处连接到微处理器最小系统18的Ul的A/D采集端口 4 ;升压电路17中UlOl为升压芯片，C102、C103分别与UlOl的引脚连接，ClOl为输入滤波电容，C104为输出滤波电容；微处理器最小系统18中的Ul为微处理器,R4和C8组成A/D米集滤波电路，RlO为磁珠，在电路中起滤波作用，Dl，D2为发光二极管，R1、R2为发光二极管的分压电阻，P4为程序下载接口 ；角度测量电路19中的P3为图2中的屏蔽盒5，它与电路的数字地连接，R7、R8为差分信号ADl的分压电阻，将较大信号分压后供微处理器采集，ClO为滤波电容，同样R5，R6为差分信号AD2的分压电阻，C9为滤波电容。[0016]在电路焊接完毕，测试通过后，有一个温度补偿过程。首先，将模块安装在一工字型金属杆的中部，将其水平地放在温控箱的试验架上，要保证试验架不受温控箱工作而震动，另外，试验架的两端应使用同样的结构，同样的材料，确保在温度变化时，同步伸缩。其次，在温度从最低温度到最高温度的变化过程中，给模块通电，微处理器12每隔一定的温度自动记录该温度下的倾角传感器的角度数据。并将数据存储在存储芯片10中，在温度由低到高记录数据的过程称为记录过程。再次，当完成记录工作后，进行的是验证过程，在验证过程中，微处理器12可从存储芯片10中读取记录过程中存储的温度及倾角传感器的角度数据，以20°C为零点，其它温度点如果大于该处数据，则用测量值减去该温度点的记录值与20°C记录点的差值，反之则加上该温度点的记录值与20°C记录点的差值。并且，每隔一段时间，记录验证值，并存储到存储芯片10中。最后，用电脑上的软件通过总线，将记录数据与验证数据上传到电脑，通过观察就可以看出该模块补偿的效果。表I为本实用新型补偿前随温度变化记录的数据。表2为本实用新型补偿后随温度变化记录的数据。表I补偿前随温度变化记录的数据
权利要求1.一种高精度带温补倾角模块，其特征在于电路板(9)固定在基座(I)上，基座(I)将倾角模块安装在被测物体表面；倾角传感器(7)、温度传感器(8)、存储芯片(10)、升压芯片(11)、微处理器(12)焊接在电路板(9)上，温度传感器(8)、存储芯片(10)与微处理器(12)连接，升压芯片(11)与倾角传感器(7)连接；倾角传感器(7)周围放有干燥剂(4)，倾角传感器(7)上方装有填充物(6)，屏蔽盒(5)焊接在电路板(9)上，将干燥剂(4)、填充物(6)、倾角传感器(7 )、温度传感器(8 )封闭起来。
2.根据权利要求I所述的高精度带温补倾角模块，其特征在于所述电路板(9)上设有对外A/D采集端口( 13)、存储电路(14)、电源电路(15)、温度采集电路(16)、升压电路(17)、微处理器最小系统(18)与角度测量电路(19)，A/D采集端口( 13)、温度采集电路(I6)以及角度测量电路(19)的模拟输出连接到微处理器最小系统(18)的A/D采集端口 ；存储电路(14)的通信端口连接到微处理器最小系统(18)的通用I/O 口 ；升压电路(17)的电压输出连接到角度测量电路(19)的电源上；电源电路(15)与存储电路(14)、升压电路(17)和微处理器最小系统(18)的电源相连。
专利摘要一种高精度带温补倾角模块，用于高精度倾角测量。电路板固定在基座上，基座将倾角模块安装在被测物体表面；倾角传感器、温度传感器、存储芯片、升压芯片、微处理器焊接在电路板上，温度传感器、微处理器与存储芯片连接，升压芯片与倾角传感器连接；倾角传感器周围放有干燥剂，上方装有填充物，屏蔽盒焊接在电路板上，将干燥剂、填充物、倾角传感器、温度传感器封闭起来。本实用新型所测量的倾角不会随温度变化而发生变化，可有效杜绝安装螺丝、安装位置、安装方法和安装材料所引起的温漂现象。结构简单，操作方便，测量数据精度高，测量稳定可靠，自动化程度高。
文档编号G01C9/00GK202734816SQ201220432150
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者成中台, 吕肖晗, 吕治安 申请人:襄阳海特测控技术有限公司