基于光电编码器的位移测量系统及其仿真设计.doc
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基于光电编码器的位移测量系统及其仿真设计.doc
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传感器课程设计
光电编码器
姓名:
余迪
学号:
5090309377
班级:
F0903013
指导教师:
刘伟文
完成时间:
2012年4月5日
摘要
在控制领域中,经常需要进行各种位移量的测量。
在实际的工业位置控制领域中,为了提高控制精度,准确地对控制对象进行检测是十分重要的。
传统的机械测量位移装置已远远不能满足现代生产的需要,而数字式传感器光电编码器,能将角位移量转换为与之对应的电脉冲输出,主要用于机械位置和旋转速度的检测,具有精度高,体积小等特点,因此本设计决定采用光电编码器进行位移检测。
本设计为采用光电编码器来实现位移测量及其仿真,实现测量来自外部的不同的位移值及显示。
具体应用光电编码器进行位移测量,同时以LCD液晶显示模块显示。
本设计采用的光电编码器输出电压为5V,输出信号经四倍频电路处理后送入单片机进行计数处理,最后送入LCD模块显示。
本文从位移测量原理入手,详细阐述了位移测量系统的工作过程,以及硬件电路的设计、显示效果。
本文吸收了硬件软件化的思想,实现了题目要求的功能。
关键词:
位移测量,光电编码器,单片机,LCD显示模块
Abstract
Inthecontrolfield,avarietyofdisplacementmeasurementsoftenneedtobecarriedout.Inactualindustrypositioncontroldomain,toincreasethecontrolprecision,carriesontheexaminationtothecontrolledmemberisaccuratelyveryimportant.Thetraditionalmachinerysurveydisplacementinstallshasnotbeenabletosatisfythemodernproductionbyfartheneed,butthedigitalsensorelectro-opticencoder,cantransformtheangulardisplacementintowithitcorrespondenceelectricitypulseoutput,mainlyusesinthemechanicalpositionandthevelocityofwhirlexamination,hastheprecisiontobehigh,volumesmallandsooncharacteristics,thereforethisdesigndecidedthatusestheelectro-opticalencodertocarryonthedisplacementtoexamine.
Thisdesigntousetheelectro-opticalencodertorealizethedisplacementsurveyandthesimulation,realizesthesurveyfromtheexteriordifferentdisplacementvalueandthedemonstration.Makesconcreteusingtheelectro-opticalencodercarriesonthedisplacementtosurvey,simultaneouslybyLCDliquidcrystaldisplaymoduledemonstration.Thisdesignusestheelectro-opticalencoderoutputvoltageis5V,theoutputsignalafterfourdoublingcircuitprocessingsendsinthemonolithicintegratedcircuittocarryoncountingprocessing,finallysendsintheLCDmoduledemonstration.
Inthispaper,detailedworkingprocessofdisplacementmeasurementsystemisstartedwithprincipleofdisplacementmeasurement,andhardwarecircuitdesignanddisplay.Thispaperhasabsorbedtheideaofhardwareandsoftwaretoachievewiththesubjectrequiredfunctionality.
Keywords:
Thedisplacementsurveys,electro-opticalencoder,microcontroller,LCDdisplaymodule
目录
第一章绪论·················································
1.1位移测量及其传感器简介··································
1.2国内外位移测量技术简介··································
第二章原理说明及方案选择···································
2.1位移测量理论的简要介绍··································
2.2方案选择及原理··········································
2.2.1鉴相原理·············································
2.2.2用软件实现脉冲的鉴相和计数···························
2.2.3用硬件实现脉冲的鉴相和计数···························
2.2.4用单片机内部计数器实现可逆计数·······················
2.3位移测量参数及电路参数分析······························
2.3.1MCS-51的定时器/计数器简介····························
2.3.2定时器模式选择位·····································
第三章系统电路的设计 ········································
3.1硬件电路的设计···········································
3.1.1单片机的选择 ·········································
3.1.2AT89C51的介绍········································
3.1.3光电编码器的选择 ·····································
3.1.4JXW-12A简介········································
3.2软件的设计···············································
第四章显示部分···············································
4.1LED显示器 ················································
第五章仿真实现················································
5.1PROTEUS仿真软件简介·······································
5.2KEIL与PROYEUS的联合使用··································
结论······························································
谢辞······························································
参考文献··························································
第一章绪论
1.1位移测量及其传感器简介
位移是线位移和角位移的统称。
位移测量在机械工程中应用很广,在机械工程中不仅经常要求精确地测量零部件的位移和位置,而且力、扭矩、速度、加速度、流量等许多参数的测量,也是以位移测量为基础的。
位移是向量,除了确定其大小之外,还应确定其方向。
一般情况下,应使测量方向与位移方向重合,这样才能真实地测量出位移量的大小。
如测量方向和位移方向不重合,则测量结果仅是该位移在测量方向的分量。
位移测量时,应当根据不同的测量对象,选择适当的测量点、测量方向和测量系统。
位移测量系统是由位移传感器、相应的测量放大电路和终端显示装置组成。
位移传感器的选择恰当与否,对测量精度影响很大,必须特别注意。
针对位移测量的应用场合,可采用不同用途的位移传感器。
表1.1-1中列出了较常见的位移传感器的主要特点和使用性能。
表1.1-1常用位移传感器一览表
型式
测量范围
精确度
直线性
特点
电
阻
式
滑线式
线位移
1~300mm
±0.1%
±0.1%
分辨力较好,可静态或动态测量。
机械结构不牢固
角位移
0~360°
±0.1%
±0.1%
变阻器式
线位移
1~1000mm
±0.5%
±0.5%
结构牢固,寿命长,但分辨力差,电噪声大
角位移
0~60r
±0.5%
±0.5%
应
变
式
非粘贴的
±0.15%应变
±0.1%
±1%
不牢固
粘贴的
±0.3%应变
±2%~3%
使用方便,需温度补偿
半导体的
±0.25%应变
±2%~3%
满刻度 ±20%
输出幅值大,温度灵敏性高
电
感
式
自感式
变气隙型
±0.2mm
±1%
±3%
只宜用于微小位移测量
螺管型
1.5~2mm
测量范围较前者宽,使用方便可靠,动态性能较差
特大型
300~2000mm
0.15
%
~1%
差动变压器
±0.08~75mm
±0.5%
±0.5%
分辨力好,受到磁场干扰时需屏蔽
涡电流式
±2.5~±250mm
±1
%
~3%
<3%
分辨力好,受被测物体材料、形状、加工质量影响
同步机
360°
±0.1°~±7°
±0.5%
可在1200r/min转速工作,坚固,对温度和湿度不敏感
微动同步器
±10°
±1%
±0.05%
非
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- 基于 光电 编码器 位移 测量 系统 及其 仿真 设计