简介我建造和正在开发的倾角传感器有一个全新的结构：它基本上是一个三线圈变压器和铁磁流体作为线圈的“铁芯”。这是非常准确的（甚至比工业中使用的更精确），尽管基本上每个人都可以建造一个。它也很便宜，因为所有你必须建立一个是铜线的线圈，和几滴铁磁流体。我现在有两个功能模型：一个可以测量40度的倾斜，另一个可以测量360度的间隔。360度测量范围相当好，因为没有任何倾斜传感器，测量范围很宽，或者如果测量范围越高，精度越低。
在工作中有一个圆形传感器的演示小视频：
（在这个视频中，传感器的信号调节器（模拟设备AD598）输出用万用表测量，测量值通过RS-232串口发送到笔记本电脑。然后，LabVIEW程序根据传感器的特性来计算倾斜，并表示它。
观念首先，让我们想象一下，三个线圈互相放在一起。中间线圈被称为初级线圈，两侧的线圈被称为次级线圈。我们把铁芯放进线圈的气隙中，用交流信号（通常是正弦波）激励初级线圈。现在，会发生什么？它基本上像一个变压器，所以根据铁芯的位置，次级线圈中会感应出不同的电压。然后，如果我移动铁芯，次级线圈中的感应电压在变化。用合适的信号调理电路，我制作了一个线性位移传感器！（顺便说一下，这些机器被称为LVDTS-线性可变差分变压器，并且在工业中被广泛使用。）
酷。现在，你可能听说过铁磁流体是什么,铁磁流体是一种含有金属纳米粒子的铁磁流体，这就是为什么它被磁铁所吸引，并且基本上起着“液态金属”的作用。
基本的想法是，如果你移除LVDT的铁芯，用铁磁流体填充的玻璃管代替它会发生什么。像这样：
铁磁流体会像被替换的铁芯一样，当你倾斜传感器时，次级线圈中的感应电压会根据倾斜而改变，所以你会制作一个倾斜传感器。
线性FCDT线性-线圈彼此相邻放置；FCDT铁磁流体磁芯差动变压器
我们的下一个任务是用它做实验。首先，我们想知道它能测量的最大倾斜值是多少。根据我做的实验-正如我前面提到的，这是一个+/- 20度区间. 为什么？如果你达到一个特定的倾斜状态，铁磁流体从一个次级线圈的气隙中流出，像这样：
因此，在次级线圈中不会产生任何电压（或者所产生的电压将是微不足道的），因此传感器的输出电压将劣化。
我们接下来要做的是制造一个可以在更大范围内测量的传感器，但是首先，让我们来测量这种安排的准确性。经过数小时和数小时的精确测量，我得出了这个图表：
（如何进行精确的分辨率测量：
环形FCDT所以，如果我们希望测量范围大于40度，我们就必须重新设计整个传感器。线性FCDT的问题是铁磁流体在达到+或20度倾斜之后从它的次级线圈中流出。如果我们把玻璃管弯曲成一个圆，用铁磁流体填充它一半，然后把线圈绕成圆环状（因此环形FCDT）和覆盖玻璃管表面一半的次级线圈和覆盖整个表面的初级线圈。看起来像这样：
现在，在这种安排下，在两个次级中总是有一些铁磁流体，所以总是有一些电压产生，因此它的输出将在360度内完全线性。让我们来衡量这是不是真的：
在X轴上，你可以看到倾斜延伸到360度，并且传感器的输出电压总是在变化。（有一件事会引起问题：如果仔细观察图表，你会发现有一个时间输出电压可以表示不同的倾斜值，你不能真正知道倾斜值属于输出电压。令人高兴的是，有一个非常简单的解决方案：我们应该增加两个彼此面对的线圈，当铁磁流体在一个正线圈的空气间隙内，线圈中产生电压，并且我们确切地知道我们在哪里。简单典雅。）
信号调理当我第一次构建传感器时，我面临着信号调理的问题。问题是，当用正弦波激励初级线圈时，次级线圈中的感应电压也将是正弦波。当然，感应电压的幅值将取决于倾斜，但是我怎么才能知道它是如何变化的呢？我应该把次级线圈连接到示波器上并手动读出它们的信号的幅度变化吗？不，那将是痛苦的，几乎不可能的，而且非常昂贵。
我们需要一个直流输出，这将取决于倾斜。为了得到一个直流信号，我们应该增加（或减去取决于信号调理方法）的每个正弦波的绝对值，并通过一个低通滤波器。
我的第一次尝试是使用这个信号调理原理图，我在迈克的飞行甲板上找到它（见上面的链接）：
[
,我用eagle设计了它的板，制作了PCB，焊接了零件，第一个信号调理电路准备好了：
我用它做了一些测量，但是不够精确在输出直流信号中总是有一些噪声。 谢天谢地，我从模拟设备中找到了一个规格，叫做AD598。这个IC摇滚！它具有初级线圈的内置正弦波函数发生器（正弦波的振幅和频率可以用电阻和电容来调节），直流输出可以在任意间隔内调节，并且非常精确。看起来像这样：
[
所以当我找到它的时候，我非常高兴，开始用它做测量——这是一种更好和准确的方法。上面提到的图表来自于基于该集成电路的测量。
一种新的高精度倾斜传感器。项目相关文件下载SignalConditionerBoardEagle.zip
PresentationalBoxBoardEagle.zip
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