位置檢測(cè)任務(wù)的實(shí)施

傳感器及應(yīng)用*任務(wù)1：生產(chǎn)線中產(chǎn)品的位置檢測(cè)任務(wù)2：生產(chǎn)線中物料的位移檢測(cè)任務(wù)3：生產(chǎn)線中電機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)任務(wù)4：發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)項(xiàng)目三、物聯(lián)網(wǎng)中的位置及位移檢測(cè)傳感器及應(yīng)用位置檢測(cè)任務(wù)的實(shí)施任務(wù)1：生產(chǎn)線中產(chǎn)品的位置檢測(cè)位置檢測(cè)任務(wù)的實(shí)施一、位置檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

電感微位移傳感器是一種建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上，利用線圈的自感或互感系數(shù)的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)非電量(主要是位移)測(cè)量的低本、高精度測(cè)量?jī)x，因?yàn)槠浞直媪Ω?、使用壽命長(zhǎng)、工作性能穩(wěn)定，應(yīng)用于微位移測(cè)量己經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史，進(jìn)行高精度微位移測(cè)量時(shí)選用電感位移傳感器已經(jīng)成為一種共識(shí)。此設(shè)計(jì)采用差動(dòng)變壓器的激勵(lì)電源電路和相敏檢波電路等，以達(dá)到測(cè)量微小位移的目的。設(shè)計(jì)要求：測(cè)量范圍0.1~0.5mm；綜合測(cè)量誤差小于1%；測(cè)量結(jié)果LCD實(shí)時(shí)顯示；配備無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能；二、設(shè)計(jì)思路的確定微位移檢測(cè)系統(tǒng)主要包括電感式傳感器、正弦波振蕩器、放大器、相敏檢波器、A/D轉(zhuǎn)換、LCD顯示及單片機(jī)系統(tǒng)。正弦波振蕩器為電感式傳感器和相敏檢波器提供了頻率和幅值穩(wěn)定的激勵(lì)電壓，正弦波振蕩器輸出的信號(hào)加到測(cè)量頭中由線圈和電位器組成的電感橋路上。工件的微小位移經(jīng)電感式傳感器的測(cè)頭帶動(dòng)兩線圈內(nèi)銜鐵移動(dòng)，使兩線圈內(nèi)的電感量發(fā)生相對(duì)的變化。當(dāng)銜鐵處于兩線圈的中間位置時(shí)，兩線圈的電感量相等，電橋平衡。當(dāng)測(cè)頭帶動(dòng)銜鐵上下移動(dòng)時(shí)，若上線圈的電感量增加，下線圈的電感量則減少；若上線圈的電感量減少，下線圈的電感量則增加。交流阻抗相應(yīng)地變化，電橋失去平衡從而輸出了一個(gè)幅值與位移成正比，頻率與振蕩器頻率相同，相位與位移方向相對(duì)應(yīng)的調(diào)制信號(hào)。此信號(hào)由相敏檢波器鑒出極性，得到一個(gè)與銜鐵位移相對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)，經(jīng)放大和A/D轉(zhuǎn)換后輸入到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理進(jìn)行顯示。位置檢測(cè)任務(wù)的實(shí)施三、系統(tǒng)模塊及設(shè)備選型

電感式位移傳感器是把被測(cè)移量轉(zhuǎn)換為線圈的自感或互感的變化，從而實(shí)現(xiàn)位移的測(cè)量的一類傳感器。它具有靈敏度高、分辨力大，能測(cè)出±0.1um甚至更小的線性位移變化和0.1度的角位移,輸出信號(hào)比較大,電壓靈敏度一般每毫米可達(dá)幾百毫伏,因此有利于信號(hào)的傳輸.測(cè)量范圍為±25um-50mm,測(cè)量精度與電容式位移傳達(dá)室感器差不多,但是它的頻率響應(yīng)較低,不宜于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。位置檢測(cè)任務(wù)的實(shí)施三、系統(tǒng)模塊及設(shè)備選型傳感器要求激勵(lì)源必須非常的穩(wěn)定，不能隨負(fù)載和溫度的變化。所以采用文氏橋振蕩電路作為差動(dòng)變壓器的激勵(lì)電源。正弦波振蕩器由放大器和RC（電阻電容）或LC（電感電容）電路組成，這種振蕩器的振蕩頻率是可調(diào)的。正弦波振蕩器也可以用晶體構(gòu)成，但晶體振蕩器的振蕩頻率是固定的。像張弛振蕩器可以用來(lái)產(chǎn)生三角波、鋸齒波、方波、脈沖波或指數(shù)形波形。位置檢測(cè)任務(wù)的實(shí)施三、系統(tǒng)模塊及設(shè)備選型

相敏檢波電路是具有鑒別調(diào)制信號(hào)相位和選頻能力的檢波電路。一是解調(diào)的主要過(guò)程是對(duì)調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行半波或全波整流，無(wú)法從檢波器的輸出鑒別調(diào)制信號(hào)的相位。第二，包絡(luò)檢波電路本身不具有區(qū)分不同載波頻率的信號(hào)的能力。對(duì)于不同載波頻率的信號(hào)它都以同樣方式對(duì)它們整流，以恢復(fù)調(diào)制信號(hào)，這就是說(shuō)它不具有鑒別信號(hào)的能力。為了使檢波電路具有判別信號(hào)相位和頻率的能力，提高抗干擾能力，需采用相敏檢波電路。位置檢測(cè)任務(wù)的實(shí)施三、系統(tǒng)模塊及設(shè)備選型

程控放大電路是采用反相放大電路的基本形式，反相放大電路的特點(diǎn)：運(yùn)放兩個(gè)輸入端電壓相等并等于0，故沒(méi)有共模輸入信號(hào)，這樣對(duì)運(yùn)放的共模抑制比沒(méi)有特殊要求；電路在深度負(fù)反饋條件下，電路的輸出電阻近似為0?？删幊虜?shù)字電位器CAT5111特性：100抽頭線性電位器；非易失性NVRAM滑動(dòng)片存儲(chǔ)，帶緩沖的滑動(dòng)片；低功耗CMOS技術(shù)；單電源電壓：2.5～6.0V；遞增/遞減串行接口；電阻值：10kΩ，50kΩ和100kΩ；有PDIP,SOIC,TSSOP和MSOP封裝。位置檢測(cè)任務(wù)的實(shí)施模擬信號(hào)在時(shí)間和數(shù)值上都是連續(xù)的，而數(shù)字信號(hào)在時(shí)間和數(shù)值上都是離散的，所以進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)只能在一些選定的瞬間對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，使它變成時(shí)間上離散的采樣信號(hào)，然后將信號(hào)保持一定的時(shí)間，以便在此時(shí)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行量化，使采樣值變成數(shù)值上離散的量化值，再按一定的編碼形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。完成一次A/D轉(zhuǎn)換通常需要經(jīng)歷采樣、量化和編碼3個(gè)步驟。不同的量化和編碼過(guò)程對(duì)應(yīng)不同原理的A/D轉(zhuǎn)換器。三、系統(tǒng)模塊及設(shè)備選型位置檢測(cè)任務(wù)的實(shí)施單片機(jī)的選型三、系統(tǒng)模塊及設(shè)備選型位置檢測(cè)任務(wù)