角度傳感器原理和應(yīng)用

文章來源：http://www.hot-blast.com/  發(fā)布時(shí)間：2019/04/28    點(diǎn)擊數(shù)： 　　角度傳感器是指能感受被測角度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。角度傳感器，顧名思義，是用來檢測角度的。它的身體中有一個(gè)孔，可以配合樂高的軸。當(dāng)連結(jié)到RCX上時(shí)，軸每轉(zhuǎn)過1/16圈，角度傳感器就會(huì)計(jì)數(shù)一次。

　　往一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，計(jì)數(shù)增加，轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變時(shí)，計(jì)數(shù)減少。計(jì)數(shù)與角度傳感器的初始位置有關(guān)。當(dāng)初始化角度傳感器時(shí)，它的計(jì)數(shù)值被設(shè)置為0，如果需要，你可以用編程把它重新復(fù)位。

　　通過計(jì)算旋轉(zhuǎn)的角度可以很容易的測出位置和速度。當(dāng)在機(jī)器人身上連接上輪子（或通過齒輪傳動(dòng)來移動(dòng)機(jī)器人）時(shí)，可以依據(jù)旋轉(zhuǎn)的角度和輪子圓周數(shù)來推斷機(jī)器人移動(dòng)的距離。然后就可以把距離轉(zhuǎn)換成速度，你也可以用它除以所用時(shí)間。

　　實(shí)際上，計(jì)算距離的基本方程式為：距離=速度×?xí)r間

　　由此可以得到：速度=距離/時(shí)間

　　磁敏角度傳感器

　　磁敏感角度傳感器采用高性能集成磁敏感元件，利用磁信號(hào)感應(yīng)非接觸的特點(diǎn)，配合微處理器進(jìn)行智能化信號(hào)處理制成的新一代角度傳感器。

　　優(yōu)點(diǎn):

　　1、磁鋼位置未對(duì)準(zhǔn)自動(dòng)補(bǔ)償；

　　2、故障檢測功能；

　　3、非接觸位置檢測功能，是滿足苛刻環(huán)境應(yīng)用需求的理想選擇。

　　應(yīng)用領(lǐng)域:

　　1、工業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械建筑設(shè)備、石化設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、航空航天儀器儀表、國防工業(yè)等旋轉(zhuǎn)速度和角度的測量.

　　2、汽車電子腳踩油門角位移,方向盤位置,座椅位置,前大燈位置;

　　3、自動(dòng)化機(jī)器人,運(yùn)動(dòng)控制,旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和控制.

　　電容式角位移傳感器

　　電容式角位移傳感器用于測量固定部件(定子)與轉(zhuǎn)動(dòng)部件(轉(zhuǎn)子)之間的旋轉(zhuǎn)角度，因其具有結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，靈敏度高，適合動(dòng)態(tài)測量等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制。

　　一般來說，電容式角位移傳感器由一組或若干組扇形固定極板和轉(zhuǎn)動(dòng)極板組成，為保證傳感器的精度和靈敏度，同時(shí)避免因環(huán)境溫度等因素的改變導(dǎo)致介電常數(shù)、極板形狀等的間接變化，進(jìn)而對(duì)傳感器性能產(chǎn)生不利影響，對(duì)傳感器的制作材料、加工工藝以及安裝精度提出了較高要求，為了克服電容角位移傳感器的局限性，國內(nèi)外科學(xué)工作者進(jìn)行了長期的大量研究工作，其主要思想方法是將傳感器設(shè)計(jì)成差動(dòng)結(jié)構(gòu)。

　　傳感器系統(tǒng)原理框圖如圖所示：
　　由敏感元件、測量電路、智能部件與接口部件構(gòu)成，敏感元件的結(jié)構(gòu)所示如圖1，測量部件由選擇單元、激勵(lì)源和電荷檢測單元組成;智能部件由I/O單元、A/D單元、濾波單元、角度計(jì)算單元等組成;接口部件由電流輸出單元、RS232通訊單元等組成。

　　敏感元件檢測反映角度位置的電容值，是傳感器的初始轉(zhuǎn)換單元，測量單元采用了先進(jìn)的抗雜散微小電容檢測電路，將電容值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，智能部件的主要功能是通過比例式算法計(jì)算出角位移量，最后由接口部件輸出角度計(jì)算結(jié)果。

　　傾角傳感器

　　傾角傳感器經(jīng)常用于系統(tǒng)的水平測量，從工作原理上可分為“固體擺”式、“液體擺”式、“氣體擺”三種傾角傳感器，傾角傳感器還可以用來測量相對(duì)于水平面的傾角變化量。
　　傾角傳感器基本原理

　　理論基礎(chǔ)就是牛頓第二定律，根據(jù)基本的物理原理，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部，速度是無法測量的，但卻可以測量其加速度。

　　如果初速度已知，就可以通過積分計(jì)算出線速度，進(jìn)而可以計(jì)算出直線位移。所以它其實(shí)是運(yùn)用慣性原理的一種加速度傳感器。

　　當(dāng)傾角傳感器靜止時(shí)也就是側(cè)面和垂直方向沒有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直軸與加速度傳感器靈敏軸之間的夾角就是傾斜角了。