第三章角度和角位移传感器
3 13 各种角度传感器的性能比较及发展方向

0.1 %
结构 简单,测景 范固
分 2曾为 {j 限 , 存在
F. S.
0.1-1 % 广 , 输 出 信号大 , tt平
扰 能力 强,精度校高 分 辨力窝 ,耐磨 位
好 , 阻值 范 图宽
接触摩擦 , ïJJ i怒 响应
量t·
按触电 阻 和噪声
电位 锋 式 光电 l包 仪器式 风标式
迎 角
。 - 330.
0.2-5 % 3%
ζ1 %
2-6'
较高.
大 , 附加力矩校大 . 阻匹 配 交 换缆,线
。- 330.
无路山力矩, 分 辨为
肉 ,,(f 食长,响 应 向
网上 性 能稳定可拿
抗 触电阪大 接
要求
f 15 . 士 20.
1200 kg / m%
时为 O.
工 作压力
位较 22
1.
J也变计式 流向:t!:
倾斜角传感器在建筑土建大型设备的倾角测量炮位射角的校正平适合子不同的工作环境和技术要求随着国民经济的发展对倾斜角传感器的要求必将日益增多新的倾斜角传感器必将不断涌现它主要用于标准计量中作为角度基准
~ 3. 13
各种角度传感器的性能比较及发展方向
角度和角位移传感器的种类繁多,适用于各种不同的应用场合。 电位器式传感器是应用最早的一种。它结构简单、工作可靠,易于实现各种函数要求。
360 . 360 . 360.
士 40.
2-5'
网上.
小角 度时
0. 1 %。
同上.
阁小
精度 不 商, 线性范 网上
感电机
徽动同
3-20 ' 1;...., 3'%. 25' 2' 0.1 '
第三章角度和角位移传感器

(3 . 2-3)1
L.• = 一3旦60;:-1tD
5. 求出 导线直径 d
d = j#卜f-4 叫 →o仇.川0
(3.2-4).
(3~ 2 一日,
式中 0.0ω3 是环形电位器导线臣间间隙.
6队. 求总电阻 R
R= 卫L
?dzj
(3 . 2一份,
式中 U.一电位器端电压 (V) J j一允许电流密度 (A/mm').
移,可用任一垂直于转轴的直线(例 如 δ五〉在这个时间内转过的
角度。来表示。如图 3. 1. 1 所示。
~ 3. 1. 2 有关公式
角速度 ω 公式为
图 3. 1 .1 角位移
dB
ω - dt
(3.1-1)
式中 dt一单位时间,
d8一单位时间内的角位移。
角加速度 α 公式为
= dZ(}
a dt2
(3. 1-2)
7. 确 定 骨架高度 h 一臣导 线长度 L. 为
10 = 60', l' = 60" 。
3. 百进制
百进制是将整个圆的圆心角分成 400 等分 , 每一等分记作 1 B' 1 B 分成 100 等分,每一
等分记作 1. , r 分成 100 等分,每一等分记作 1飞 19=100C, 1" =10俨.
4 . 密位制 e密位"是军用光学仪器的一科角度计量单位,常见于炮用测角仪中。目前世界各国对密 位的定义不统一,主要有两种 z
工作原理 线绕电位器式角位移传感器的工作原理如图 3 . 2 . 1 所示。 它是将传感器的 转
~ --, _3 轴 与 破 测 角度的转轴相 连。当被测物 体转过一个角 度时 ,电 刷在电位器上有一 个相对应的角位移,在输出端就有一个与
角位移传感器4

维修保养
检查平衡框架的动作是否灵活,滑块组件是否 完好,紧固螺钉是否松动或脱落
若发现滑块组件有严重磨损须及时更换 检查阻尼杯附近是否有漏油的痕迹 若发现阻尼油盒漏油,可添加阻尼油。阻尼油
牌号:硅油201~42500甲基硅油; 检查电连接器处是否松动或破损,须及时上紧
或更换
角位移传感器就讲这些
K2 1u
R7
R9 14k
6
7
D 描 图
-1 5
14k
OP2B
+VCC
R11 14k
D
-VC C
LM747
9
13 4 3 14
5
-VC C
OP3A
描校
旧底图总号
E
-A -A AA
10
8
R8 14k
1
LM747
+VCC
6
7
OP3B
K8
12
LM747
2
9 5
10n
R10
+VCC
8
14k
10
E
底图总号
-1 0 -10
生产过程简单介绍
零件金加工 摆垂组装 摆垂组装,圆弧精加工 摆垂静平衡 摆垂称重,测力矩 总装配 阻力检查 注硅油 调摆返(响应)时间 调0点 调100(120)特性点 功能测试 出厂检验
ห้องสมุดไป่ตู้
安装
现场作业时应注意,当摆处于非工作状态时, 两边一定要用支承挡撑住,以免摆锤来回晃动, 影响电子摆寿命
请提问题和建议 请介绍宝贵经验
请提问题
角位移传感器
2044 2013抄平传感器结构和工作原理
世纪铭创-角度传感器、角位移传感器技术参数

电流输出低温漂范围可设定宽输入电压角度传感器主要特性◆测量范围:0~360°◆量程可选◆信号输出:4~20mA◆低温漂:MCJSI420A :±60µA(最大)MCJSI420B : ±20µA(最大)◆供电范围:8V~28V◆反向保护:40V(最大)◆工作温度:-40℃~+85℃(特殊) ◆防护等级:IP66产品应用◆卫星通信车天线角度测量◆汽车方向盘◆医疗器械◆纺织机器◆电机转动控制◆吊车、起重机、挖掘机等工业设备◆节气阀门◆机器人姿态控制◆旋钮开关概述MCJSI系列角度传感器,通过感应安装在传感器转轴一端的永久性磁铁的平行磁场强度,测量出传感器转轴的绝对角度位置。
测量角度范围根据用户需求可在0~360°范围内设定。
输出电流信号4~20mA,具有反向保护。
该系列角度传感器8V~28V的电源供电,具有反向保护。
采用非接触测量角度的方式使传感器的耐用性取决于传感器轴承。
该型角度传感器使用优质轴承,保证了传感器长期可靠使用。
该特点使其成为替代接触式角度传感器,如导电塑料的绝佳产品。
该系列角度传感器具有较小的测量误差(±0.3°)和较小的信号温漂(±60µA)。
技术规格参数MCJSI420A MCJSI420B 单位测试条件/注释输出信号IOUT噪声(1)噪声(2) 反向保护(3)最小值典型值最大值最小值典型值最大值mAmVmVmVVRLOAD=240ΩIOUT=4mA VP-PIOUT=20mA VP-PVP-P4 2010203404 201020340负载电阻(4) 1000 1000 ΩVCC=24V分辨率(5)精度0.022±0.3±0.7±1.0±1.50.022±0.3±0.7±1.0±1.5DegT A= 25℃0~90°0~180°0~270°0~360°响应时间600 600 µS温漂(6) ±60 ±20 µA -25~+80℃测量范围(7)0 360 0 360 Deg电源要求VCCICC(8)反向保护(3)8 2814408 281440VmAVT A= 25℃VCC=24V使用温度存储温度-25 80-40 85-40 125-25 80-40 85-40 125℃℃℃标准特殊防护等级IP 60(1) 输出电流信号没有滤波。
位移的测量

敏度的位移测量。
上一页 返回
3.3 常用位移传感器测量电路
3.3.1电感式传感器
电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈自感或互感量的 改变这一物理现象来实现测量的。根据转换原理不同,电感 式传感器可分为自感式和互感式两大类。人们习惯上讲的电 感式传感器通常是指自感式传感器。而互感式传感器由于它 是利用变压器原理,又往往做成差动式,故常称为差动变压 器传感器。
上一页 下一页 返回
3.3 常用位移传感器测量电路
采用差动式结构除了可以改善线性、提高灵敏度外,对外界 影响,如温度的变化、电源频率的变化等也基本上可以互相 抵消,衔铁承受的电磁吸力也较小,从而减小了测量误差。 所以,实用的电感传感器几乎全是差动的。
(2)电感传感器的测量电路 电感传感器可以通过交流电桥将线圈电感的变化转换成电压
式中,
——空气隙厚度; ——空气隙的有效截面积; ——真空磁导率,与空气的磁导率相近。
上一页 下一页 返回
3.3 常用位移传感器测量电路
因此电感线圈的电感量为:
此式表明,当被测量使 , 或 发生变化时,都会引起 电感L的变化,如果保持其中的两个参数不变,而仅改变另 一个参数,电感量即为该参数的单一函数。由此,电感传感 器可分为变隙型、变面积型和螺管型三种类型,如图3-2所 示。
上一页 下一页 返回
3.3 常用位移传感器测量电路
差动变压器式传感器也有变气隙式和变面积式,但最多采用 的是螺管式。图3-6为螺管式差动变压器的结构示意图。
差动变压器工作在理想情况下(忽略涡流损耗、磁滞损耗和分 布电容等的影响),它的等效电路如图3-7所示。图中u1为一 次线圈激励电压;M1、M2分别为一次线圈与两个二次线圈间 的互感;L1、R1分别为一次线圈的电感和有效电阻;L21、 L22分别为两个二次线圈的电感;R21、R22分别为两个二次 线圈的有效电阻。
第三章 电容式传感器

C d 2 C0 d0 非线性误差为: d 3 2 d0 d r 100% 100% d d0 d0
减小
C C0 A 2 2 2 灵敏度: S d d0 d0
提高一倍
18
差动式比单极式灵敏度提高一倍,且非线性误差大为减 小。由于结构上的对称性,它还能有效地补偿温度变化所 造成的误差。
弹性体
绝缘材料 定极板
极板支架
动极板
36
在弹性钢体上高度相同处打一排孔,在孔内形成一排平行 的平板电容,当称重时,钢体上端面受力,圆孔变形,每
个孔中的电容极板间隙变小,其电容相应增大。由于在电
路上各电容是并联的, 因而输出反映的结果 是平均作用力的变化, 测量误差大大减小 F
(误差平均效应)
电容式称重传感器
T1 T2 UA U 1 ,U B U1 T1 T2 T1 T2
UA、UB—A点和B点的矩形脉冲的直流分量; T1、T2 —C1和C2充电至Ur的所需时间; U1—触发器输出的高电位。
29
C1、C2的充电时间T1、T2为:
U1 T1 R1C1 ln U1 U r U1 T2 R2C2 ln U1 U r
0 A
dg
g
d0
云母片的相对介电常数是空气的7倍,其击穿电压不小于 1000 kV/mm,而空气的仅为3kV/mm。 有了云母片,极板间起始距离可大大减小,同时传感器的输 出特性的线性度得到改善。
12
13
14பைடு நூலகம்
差动电容式传感器
定极板 动极板 C1 d1 C2 d2 定极板
15
初始位置时,
3
电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介质型三 种类型。
《移动机器人》课件-第3章 移动机器人传感器

• 随机噪声信号:随机噪声主要来源于MEMS传感器上的控制转换电路的
电路噪声、机械噪声和传感器工作时的环境噪声。随机噪声信号带来的
误差会严重影响传感器的测量精度。使用扩展卡尔曼滤波可以获得最优
状态估计,降低噪声的影响,从而提高传感器的测量精度。
路、通信和电源为一体的完整微型机电系统。
MEMS传感器主要优点:体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、
易于集成等,用MEMS工艺制造传感器、执行器或者微结构,具有微型化、
集成化、智能化、成本低、效能高、可大批量生产等特点,产能高,良品
率高。
如图是亚德诺半导体公司Analog Devices Inc.(简称ADI)推出一种经典
• 对移动机器人来说,内部传感器是用于测量移动机器人自身状态
的功能元件,并将所测得的信息作为反馈信息送至控制器,形成
闭环控制。内部传感器主要检测移动机器人的行程及速度、倾斜
角等。常用的移动机器人内部传感器包括:
• 编码器
• 陀螺仪
• 惯性测量单元IMU
移动机器人
4
3.2 内部传感器
• 3.2.1 编码器
主要由光栅盘和光电检测装置构成,分为增量式编码器、绝对式编码器。
移动机器人
7
3.2 内部传感器
• 3.2.1 编码器
2. 光学编码器
• 增量式编码器
增量式编码器可以记录编码器在一个绝对坐标系上的位置。
右图是光电式增量编码器的结构原理图。
结构中最大的圆盘上刻有分布均匀的辐射状窄缝,窄缝分
布的周期为节距。当圆盘随着被测轴转动时,检测窄缝不
难导致成本高昂,这使得早期的惯导系统造价高。
机电一体化第三章

M
U0
RL
RL
理想值
Rl2
实测值
RL>RL1>RL2
图3-14 永磁式测速机测量电路图 图3-15 直流测速机输出特性
11
直流测速机的特点是输出为线性,斜率大、线性好,但由于 有电刷和换向器,构造和维护比较复杂,摩擦转矩较大。
直流测速机在机电控制系统中,主要用作测速和校正元件。 在使用中,为了提高检测灵敏度,尽可能把它直接连接到电 机轴上。有的电机本身就已安装了测速机。测速电机输出的 模拟电压直接送到速度换比较器中用于速度控制。
发送器对准目标发射光束,发射的光束一般来源 于半导体光源,发光二极管(LED)、激光二极管 及红外发射二极管。接收器有光电二极管、光电 三极管、光电池组成。在其后面是检测电路,它 能滤出有效信号和应用该信号
23
输出
图3-21 透光型光电传感 器接口电路
在透光型光电传感器中, 发光器件和受光器件相 对放置,中间留有间隙。 当被测物体到达这一间 隙时,发射光被遮住, 从而接收器件(光敏元 件)便可检测出物体已 经到达。这种传感器的 接口电路如图3-21所示。
位置传感器分接触式和接近式两种。所谓接触 式传感器就是能获取两个物体是否已接触的信息 的一种传感器;而接近式传感器是用来判别在某 一范围内是否有某一物体的一种传感器。
14
一、接触式位置传感器
这类传感器用微动开关之类的触点器件便可构 成,它分以下两种。
1.由微动开关制成的位置传感器
它用于检测物体位置 ,有如图3-17所示的几种
16
二、接近式位置传感器
接近式位置传感器按其工作原理主要分:电磁式、 光电式、静电容式,基本工作原理可用图3-19表示 出来。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
3. 求骨架直径 D
(3 . 2-1)-
2M …~
""'0
--μP
(3 . 2一2),
式中 D.一骨架平均直径 (cm) ,
M一电刷转轴 的起 动力矩 (g • cr时 ,
μ一电刷与电位器的摩擦 系 数,
P一- 电刷接触压 力 (g)o
设骨架的厚度为 b ,则骨架的内 直径为
D= D.-b
移,可用任一垂直于转轴的直线(例 如 δ五〉在这个时间内转过的
角度。来表示。如图 3.Байду номын сангаас1. 1 所示。
~ 3. 1. 2 有关公式
角速度 ω 公式为
图 3. 1 .1 角位移
dB
ω - dt
(3.1-1)
式中 dt一单位时间,
d8一单位时间内的角位移。
角加速度 α 公式为
= dZ(}
a dt2
(3. 1-2)
.~ 3. 1. 3 测量单位
1. 弧度制
弧度制是将整个圆的圆心角定义为 2π 个 ·弧度",即弧长等于圆的半径的弧所对应的圆
心角为一弧度。圆心 角 G 、弧长 S 和半径 R 之间的关系可用下式表示 z
α= 去〈弧度〉
(3.1-3)
2. 六十进制
六十进制是将整个圆的圆心角等分成 360 等分,每一等分为一"度:记作 1 0 ,每度又等 分成 60 等分,每一等分为一 ‘分",记作 1' ,每分再分成 60 等分,每一等分为 一 "秒",记作 1 气小子 一秒时按十进制计,例如十分之二秒记作 0.2" 。一整个圆的圆心角等于 3600 ,
190
传感技术大企-一位移、长度 、 角度及速度传感器
(1) 将整个圆的圆心角分为 6000 等分 , 每 一 等分为 一 "密 位"。 因此, 1 密位= 3'36飞
(2) 将整个圆的圆心角分为 6400 等分,每一等分为一"密 位\因 此, 1 密位= 3'Z2H• 50
~ 3.2 电阻法
~ 3. 2. 1 线线电位 a 式
第三章角度和角位移传感器 ~ 3. 1
189
第三章 角度和角位移传感器
~ 3. 1 概述
.~ 3. 1. 1 基本定义
角度一一囱 一 点发出的两条射线所夹成的平面部分称为角,角的大小为角度。 角位移一一在一定 时间内物体(刚体〉转动时位置变化(大小
和方向〉的物理量.绕固定轴线转动的物体在某一时间内的角位
线绕电位 器式角 位移传感器的设计计算主要是对环形电
位器的计算。 下面举几个主要参数的计算方法。
因 3 . 2.1 电位格式角 位 移 传
1. 也 &部
感器工作原理图
2 . 电刷 3 . 导电环
~ . 转输 U. . 电位第端电压
U,. 输 出电压
1.根据给定 的总误 差确崽阶梯误差 e 一 般 ej 为总误差的 1/3 。 2 . 求绕组的总臣 数 N
工作原理 线绕电位器式角位移传感器的工作原理如图 3 . 2 . 1 所示。 它是将传感器的 转
~ --, _3 轴 与 破 测 角度的转轴相 连。当被测物 体转过一个角 度时 ,电 刷在电位器上有一 个相对应的角位移,在输出端就有一个与
2- .d_一 /当/斗....--4 转角成比例的电压信号输出。
10 = 60', l' = 60" 。
3. 百进制
百进制是将整个圆的圆心角分成 400 等分 , 每一等分记作 1 B' 1 B 分成 100 等分,每一
等分记作 1. , r 分成 100 等分,每一等分记作 1飞 19=100C, 1" =10俨.
4 . 密位制 e密位"是军用光学仪器的一科角度计量单位,常见于炮用测角仪中。目前世界各国对密 位的定义不统一,主要有两种 z
7. 确 定 骨架高度 h 一臣导 线长度 L. 为
4 . 根据工作转角 α 求出导线长度 L.
(3 . 2-3)1
L.• = 一3旦60;:-1tD
5. 求出 导线直径 d
d = j#卜f-4 叫 →o仇.川0
(3.2-4).
(3~ 2 一日,
式中 0.0ω3 是环形电位器导线臣间间隙.
6队. 求总电阻 R
R= 卫L
?dzj
(3 . 2一份,
式中 U.一电位器端电压 (V) J j一允许电流密度 (A/mm').