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一種簡單測角碼盤設計方案

時間:2023-05-01 12:37:40 電子通信論文 我要投稿
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一種簡單實用的測角碼盤設計方案

摘要:介紹一種制作簡單、價格便宜、應用面廣的測角碼盤設計方案;并以碼盤信號的產生、處理和傳輸為主線,詳細說明工作原理,進而再次證明其簡單便宜的突出優(yōu)點。

    關鍵詞:測角碼盤 編碼膠片 狀態(tài)編碼

一種簡單實用的測角碼盤設計方案

測控系統(tǒng)中,經常用到采集各種角度參數(shù)或對轉動機構進行測速的角度傳感器。目前,市場上一些具有成熟技術的角度傳感器有自增角機、電位器、碼盤、霍爾元件和齒輪計數(shù)器等。這些產品中,有的精度很高,但價格昂貴,有的價格便宜,但結構復雜,往往難于同時滿足結構簡單、價格便宜的要求。本文介紹一種光電碼盤設計方案,硬件結構非常簡單、成本價格十分便宜,而且穩(wěn)定性好、使用壽命長,又能滿足多數(shù)情況下的精度要求。

1 工作原理

1.1 原始信號的產生

(1)信號產生原理

圖1是碼盤產生原始信號的原理示意圖。

本碼盤用于采集信號的器件是一對發(fā)光管和接收管,每個管內有兩套收發(fā)裝置。其功能實現(xiàn)過程為:在發(fā)光管和接收管之間放一圓形黑白相間且寬度相同的編碼膠片,使三者分別處于相互平行的平面內,將發(fā)光管和接收管中心對正,并使編碼膠片可以繞其軸心旋轉。上電后,發(fā)光管會連續(xù)不斷地發(fā)射信號,但由于膠片是黑白相同的,所以當黑色部分正對發(fā)光管時,發(fā)光管發(fā)出的信號將被阻擋,使接收管接收不到信號;而當白色部分正對發(fā)光管時,發(fā)光管發(fā)出的信號將透過膠片射到接收管上。這樣,在接收端就得到兩路連續(xù)變化的正弦波。

(2)方向判別原理

圖2為原理示意圖。

編碼膠片寬度是收發(fā)裝置距離的兩倍,兩收發(fā)裝置位置關系應滿足B=(0.7n+0.35)+A,圖中n=0。

同理,當膠片向右轉動時,A、B信號變化恰好相反。這樣,通過A、B信號不同的變化規(guī)律實現(xiàn)對方向的判別。

1.2 信號處理

圖3是碼盤信號處理電路圖。

    該電路的主要任務是將產生的原始模擬信號轉換為數(shù)字信號,即模數(shù)轉換。由傳感器產生的0V為振蕩中心的正弦波信號,經跟隨器處理后轉換為以+2.5V為振蕩中心的正弦波信號。通過調節(jié)電位器,使其波形達到最佳狀態(tài),然后,經過大器將正弦波信號放大10倍。此時,由于放大的拉伸作用,被鉗位在0~5V之間的信號已具有非常陡的上升沿和下降沿,最后經施密特觸發(fā)器整形后,以方波形式輸給單片機。其波形關系如圖4所示。

1.3 信號控制及傳輸

圖5為控制傳輸電路圖。

    這部分主要通過軟件編程實現(xiàn)對信號的處理。硬件結構包括信號處理芯片AT89C205

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