德国IFM易福门静态倾角传感器JN2200的工作原理

易福门静态倾角传感器 JN2200 基于微机电系统电容式(MEMS 电容式) 测量原理,结合重力加速度特性与信号处理技术,实现双轴倾角的高精度静态测量,适配工业及移动场景的角度检测需求,具体工作原理可拆解为以下几个核心环节

依托重力加速度的基础测量逻辑

该传感器的核心理论依据是牛顿第二定律,本质是通过 MEMS 加速度计感知重力加速度来推导倾角。其内部的 MEMS 元件包含由弹簧元件悬挂的可移动质量块(附带电极),以及固定在外部的电极,两者紧密排列呈类似 “梳子” 的结构。当传感器处于水平状态时,内部 z 轴与重力矢量平行,此时为测量零点;一旦传感器沿 X 轴或 Y 轴发生倾斜,可移动质量块会因重力作用产生位移,带动其附带的电极与固定电极的相对位置改变。

电容变化转换为角度信号

电极相对位置的改变会直接引发两极之间电容值的变化,这是将物理倾斜转化为电信号的关键步骤。JN2200 的测量元件能精准捕捉这种细微的电容变化,再结合传感器出厂前基于重力矢量(1g=9.81m/s²)完成的绝对校准参数,通过内部芯片将电容变化量换算为对应的倾斜角度值。该传感器可实现 ±180° 的双轴倾角测量,能精准反馈被测对象相对于水平面的倾斜状态

信号处理与输出适配工业需求

传感器会对换算后的角度信号进行优化处理,同时通过多类输出方式适配工业控制系统。它配备两个可调节的模拟输出通道,支持 4 - 20mA 模拟电流输出,故障状态下还会触发 2mA 的异常输出以提示故障;同时搭载 IO - Link 通信接口,可将测量数据稳定传输至控制终端。此外,其内部集成的处理单元还能将加速度计的 3D 原始数据转换为 2D 倾角数据,用户还可通过设置 0.1 - 10Hz 的预定义滤波器级别,平衡测量稳定性与响应时间,适配不同场景下的测量需求。

该原理设计让 JN2200 既适配静态场景的高精度倾角检测,也能通过信号优化处理应对工业环境中的轻微干扰,适用于移动式起重机水平调整、太阳能电池板跟踪等多种工业及移动领域应用。


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