测控系统中,经常需要采集各种角度参数或对转动机构进行测速的角度传感器。市场上比较成熟的角度传感器有自增角机、电位器、码盘、霍尔元件和齿轮计数器。本文设计一种光电码盘设计方案,硬件结构非常简单、成本低、稳定性好、寿命长、能满足多种条件下的精度要求。
工作原理:
(1)信号的产生:
硬件结构:本码盘用于采集信号的器件是一对发光管和接收管,每个管内有两套收发装置。
实现过程:发光管与接收管之间放一圆形黑白相间且宽度相同的编码胶片,使三者分别处于相互平行的平面内,将发光管与接收管中心对正,并使编码胶片可以绕其轴心旋转。上电后,发光管会连续不断地发射信号,但由于胶片是黑白相同的,所以当黑色部分正对发光管时,发光管发出的信号将被遮挡,使接收管接受不到信号;而当白色部分正对发光管时,发光管发出的信号将透过胶片射到接收管上。这样,在接收端就得到两路连续变化的正弦波。
(2)方向判别原理
图二为方向判别原理
编码胶片宽度是收发装置距离的两倍,两收发装置位置关系应满足B=(0.7n+0.35)+A,图中n=0。
同理,当胶片 向右转动时,A、B信号变化恰好相反。这样,通过A/B信号不同的变化规律实现对方向的判别。
(3)信号处理:
图三是码盘信号处理电路图
该电路的主要任务是将产生的原始模拟信号转换为数字信号,即模数转换。
有传感器产生的0V为震荡中心的正弦波信号,经跟随器处理后转换为以+2.5V为震荡中心的正弦波信号。通过调节电位器,使其波形达到最佳状态,然后,经过放大器将正弦波信号放大10倍。此时,由于放大的拉伸作用,被柞位在0-5V之间的信号已经具有非常陡的上升沿和下降沿,最后经施密特触发器整形后,以方波形式输给单片机。波形如图4所示:
1.3信号控制及传输
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