角度位移传感器应用实例
科技那回事 2022-09-28

  一、位移角度传感器原理

  角度传感器用来检测角度的。它的身体中有一个孔,可以配合乐高的轴。当连结到RCX上时,轴每转过1/16圈,角度传感器就会计数一次。往一个方向转动时,计数增加,转动方向改变时,计数减少。计数与角度传感器的初始位置有关。当初始化角度传感器时,它的计数值被设置为0,如果需要,你可以用编程把它重新复位。

  二、位移角度传感器实例

  如果把角度传感器连接到马达和轮子之间的任何一根传动轴上,必须将正确的传动比算入所读的数据。举一个有关计算的例子。在你的机器人身上,马达以3:1的传动比与主轮连接。角度传感器直接连接在马达上。所以它与主动轮的传动比也是3:1。也就是说,角度传感器转三周,主动轮转一周。角度传感器每旋转一周计16个单位,所以16*3=48个增量相当于主动轮旋转一周。现在,我们需要知道齿轮的圆周来计算行进距离。幸运地是,每一个LEGO齿轮的轮胎上面都会标有自身的直径。我们选择了体积最大的有轴的轮子,直径是81.6CM(乐高使用的是公制单位),因此它的周长是81.6×π=81.6×3.14≈256.22CM。现在已知量都有了:齿轮的运行距离由48除角度所记录的增量然后再乘以256。我们总结一下。称R为角度传感器的分辨率(每旋转一周计数值),G是角度传感器和齿轮之间的传动比率。我们定义I为轮子旋转一周角度传感器的增量。即:

  I=G×R

  在例子中,G为3,对于乐高角度传感器来说,R一直为16.因此,我们可以得到:

  I=3×16=48

  每旋转一次,齿轮所经过的距离正是它的周长C,应用这个方程式,利用其直径,你可以得出这个结论。

  C=D×π

  在我们的例子中:

  C=81.6×3.14=256.22

  最后一步是将传感器所记录的数据-S转换成轮子运动的距离-T,使用下面等式:

  T=S×C/I

  如果光电传感器读取的数值为296,你可以计算出相应的距离:

  T=296×256.22/48=1580 距离(T)的单位与轮子直径单位是相同的。

  三、角度位移传感器实际上应用

  使用角度传感器来控制你的轮子可以间接的发现障碍物。原理非常简单:如果马达 角度传感器构造运转,而齿轮不转,说明你的机器已经被障碍物给挡住了。此技术使用起来非常简单,而且非常有效;唯一要求就是运动的轮子不能在地板上打滑(或者说打滑次数太多),否则你将无法检测到障碍物。如果是一个空转的齿轮连接到马达上就可以避免这个问题,这个轮子不是由马达驱动而是通过装置的运动带动它:在驱动轮旋转的过程中,如果惰轮停止了,说明你碰到障碍物了。

 

  在许多情况下角度传感器是非常有用的:控制手臂,头部和其它可移动部位的位置。值的注意的是,当运行速度太慢或太快时,RCX在精确的检测和计数方面会受到影响。事实上,问题并不是出在RCX身上,而是它的操作系统,如果速度超出了其指定范围,RCX就会丢失一些数据。Steve Baker用实验证明过,转速在每分钟50到300转之间是一个比较合适的范围,在此之内不会有数据丢失的问题。然而,在低于12rpm或超过1400rm的范围内,就会有部分数据出现丢失的问题。而在12rpm至50rpm或者300rpm至1400rpm的范围内时,RCX也偶会出现数据丢失的问题。

  角度位移传感器有静态和动态之分,现在很多精密仪器都需要角度位移传感器。随着测控技术的发展,角度位移传感器必将想高精度、微型化、智能化发展。

  四、直线位移传感器的工作原理及故障处理办法

  直线位移传感器的工作原理是跟滑动变阻器一样的,它作为分压器使用的,它是以相对的输出电压来呈现出所测量位置的实际上的位置。对这个装置的工作有下面几点要求:

  一、如果电子尺已经使用很长时间了,而且密封已经老化,同时夹杂着很多杂质,而且水混合物和油会严重影响电刷的接触电阻的,这样会使显示的数字不停地跳动。这个时候可以说直线位移传感器的电子尺已经损坏了,需要更换。

  二、若电源的容量很小,就会出现很多情况的,所以,供电电源需要有充分的容量。那么,容量不足,就会造成如下的情况:熔胶的运动会使合模电子尺的显示变换,有波动,或者合模的运动会使射胶电子尺的显示波动,造成测量结果误差很大。如果电磁阀的驱动电源于电子尺供电电源同时在一起的时候,更容易出现以上的情况,情况严重时用万用表的电压档甚至可以测量到电压的有关波动。如果情况不是因为高频干扰、静电干扰或者是中性不够好的造成的,那么就有可能是电源的功率太小造成的。

  三、调频干扰和静电干扰都有可能让直线位移传感器的电子尺的显示数字跳动的。电子尺的信号线与设备的强电线路要分开线槽。电子尺必须要强制性地使用接地支架,而且同时让电子尺的外壳跟地面良好地接触。信号线需要使用屏蔽线,而且电箱的一段应该跟屏蔽线接地的。如果有高频干扰的时候,通常使用万用表的电压测量就会显示正常,但是显示数字就是会跳动不停的;而出现静电干扰时,出现的情况也是跟高频干扰一样的。要证明看是否是静电干扰时,可以先使用一段电源线把电子尺的封盖螺丝跟机器上的某一些的金属短接起来就可以了,只要一短接起来,静电干扰就会马上消除掉的。但是如果要消除掉高频干扰就很难用上面的方法了,变频节电器和机器手都经常出现高频干扰的,所以可以试一下用停止高频节电器或者机械手的方法来验证是不是高频干扰的。

  四、如果直线位移传感器的电子尺在工作的过程当中,在某一点的显示数据有规律地跳动,或者是没有显示数据的时候,出现这种情况就需要检查连接线绝缘是不是出现破损的现象,并且跟机器的外壳很有规律地接触而导致的对地短路。

  五、供电的电压一定要稳定,工业的电压需要符合±0.1[%]的稳定性,例如,基准电压是10V的话,就可以允许有±0.01V的波动变化,如果不是的话,就会引起显示的圈套波动这样的情况。但是如果这个时候的显示波动的幅度没有超过波动电压的波动的幅度的话,那么电子尺就是正常的了。

  六、安装直线位移传感器的对中性需要很好,但是平行度可以允许有±0.5mm的误差,角度可以允许有±12°的误差。但是如果平行度误差和角度误差都是偏大的话,这样会出现显示数字跳动的情况。那么出现这样的情况的时候,必须要对平行度和角度进行调整了。

  七、在连接的过程当中,一定要多加注意,电子尺的三条线是不可以接错的,电源线和输出线是不可以调换的。如果上面的线接错的话,就会出现线性误差很大的情况,要控制的话是很难的,控制的精度也会变得很差,而显示很容易出现跳动的现象等等。

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • 硬件
  • 原理图
  • 信号完整性
  • EMI
  • 基于数字示波器的EMI预测试

        伴随着现代电子技术的发展,各种电子设备的集成度越来越高。大量高速总线和RF功能的引入,使设备本身产生更多的电磁辐射问题。同时,由于用户对采购产品的电磁兼容性要求越来越高,产品设计工程师必须努力降低设计产品的电磁干扰(EMI)。各个厂家也大量投入资金,对产品进行EMC兼容性的测试和认证。   对于通常的EMC设计和认证流程,一般可以分为三个阶段,即产品设计预测试(Pre-test),产品预认...

    12小时前
  • 通过微波信号进行测量的超级量子计算机

    IBM的3D超导量子比特装置,一个量子比特(长度大约在1毫米左右)悬浮在小型蓝宝石芯片的空腔中央。这个空腔由装置的两半闭合后形成,测量通过向连接器传递微波信号进行。空腔的宽度大约在1.5英寸(约合3.81 厘米)左右。对于单个量子比特演示来说,这个装置的尺寸似乎有点大。研究小组表示这一系统可以按比例放大,容纳数百或者数千个量子比特。计算领域的革命:IBM量子计算机可进行百万项计算一个硅芯片,容纳3...

    12小时前
  • EMI及PCB设计与开关频率

    本文导读电源模块发展至今,工程师们都着眼于如何将模块做得更为小型化,轻量化,其实大家都明白可以通过提升开关频率来提高产品的功率密度。但为什么迄今为止模块的体积没

    昨天
  • 二次回路的分类

    二次回路概念二次回路(secondary circuit) 定义:测量回路、继电保护回路、开关控制及信号回路、操作电源回路、断路器和隔离开关的电气闭锁回路等全部

    昨天
  • 拆装集成电路块应注意几点

    由于集成电路块内部功能多、体积小,所以它的接脚排列紧凑而又密集,这给拆装时带来了一定的麻烦。如果单凭一把电烙铁是不管用的,稍不注意就会使集成电路造成损坏。拆装集

    昨天
  • 教你利用参考设计应对更复杂的Type-C开发过程

    最新推出的USBtype-c速度更快、电力传输效能更佳,更可支援多种影音传输协定。不过,由于功能与用途更为复杂,应用开发者在整合USBtype-c介面时,也得把

    11-24
  • 盘点七大厂商Type-C方案优势

      如今USBtype-c商机强强滚,除在笔记本电脑、移动端产品定位之外,相关周边应用产品也将铺天盖地席卷而来,各式终端产品都大举加入type-c阵营。  在骤

    11-24
  • 家里的开关接线盒坏了?用这方法办法瞬间修好!

      一般家庭当中使用的电线都是需要穿过电线管的,当线路比较长或者需要转角时,就会需要接头,接线盒就是作为这一段过渡来使用的,线管里的电线在接线盒中连接,可以起到

    11-24
  • 信号线用共模扼流圈的使用方法

      1.信号线用共模扼流圈的偏移改善功能  在信号线中使用共模扼流圈的目的在于消除共模噪音,由于共模扼流圈是变压器的应用元件,因此可以寄希望于差动传输电路的偏移

    11-24
  • 数字电路中分频器的工作原理

    所谓“分频”,就是把输入信号的频率变成成倍数地低于输入频率的输出信号。文献资料上所谓用计数器的方法做“分频器”的方法,只是众多方法中的一种。它的原理是:把输入的

    11-24
  • 交流阻抗法基本原理

    交流阻抗法是指控制通过电化学系统的电流(或系统的电势)在小幅度的条件下随时间按正弦规律变化,同时测量相应的系统电势(或电流)随时间的变化,或者直接测量系统的交流

    11-24
  • 降压电源转换器设计中的EMI和效率考虑因素

    作者:Samuel Accardo,现场应用工程师,基美电子(KEMET) 现代消费者比以往任何时候都更热衷于追求和接受新鲜技术。随着对智能手机、智能手表、平板电脑和可穿戴健身手环等设备进行更新,他们对每一代新产品的性能预期也都会提升。他们不仅要求功能增强,而且期望设备变得更小、更快,运行时间也要比前代产品更长。 虽然这种对最新产品的强烈欲望推动了科技公司的业务发展,但它也对负责新设计的工程师们...

    11-24
下载排行榜
更多
广告