單片機(jī)與8位可編程高速磁旋轉(zhuǎn)編碼器as5030實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)角測(cè)量與顯示畢業(yè)論文

1、常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告引言在工業(yè)自動(dòng)化、航空、航海、軍事、建筑、交通等領(lǐng)域要進(jìn)行角度測(cè)量，測(cè)量角度的主要方法有：機(jī)械測(cè)量方法、電磁測(cè)量方法、光學(xué)測(cè)量方法、光電測(cè)量方法等［1］。機(jī)械測(cè)量方法簡單、成本低，但其設(shè)備體積龐大、測(cè)量精度不夠高、實(shí)時(shí)性差，屬于接觸測(cè)量。幾何光學(xué)測(cè)量方法精度高，但實(shí)現(xiàn)起來復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)高精密的光路，而且，往往需人工干預(yù)才能測(cè)量。而采用霍爾效應(yīng)原理，利用集成電路制造技術(shù)的磁感應(yīng)角度傳感器AS5040 具有精度高、

2、體積小、重量輕、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)以及可維護(hù)性好等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。課題的現(xiàn)狀：盡管在目前市場上的編碼器中， 光電編碼器占有很大的份額， 但由于磁旋轉(zhuǎn)編碼器的一些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)， 加上其成本低廉， 近年來在高精度測(cè)量和控制領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增加。特別是對(duì)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、測(cè)量儀、直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)和高密度侍服盤讀寫機(jī)來說， 已經(jīng)是必不可少的組件， 因此磁旋轉(zhuǎn)編碼器已經(jīng)成為發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)之一。有關(guān)專家指出[，隨著小型化、高分辨率、高可

3、靠性產(chǎn)品的不斷推出，磁性編碼器的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V闊。角度傳感器又稱軸角編碼器在自動(dòng)化控制、交通運(yùn)輸、航空航天、國防軍事工業(yè)等領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用， 常用軸角編碼器的結(jié)構(gòu)原理有機(jī)械式測(cè)量、 光電測(cè)量、電磁測(cè)量等。機(jī)械測(cè)量方法簡單，但設(shè)備體積龐大、測(cè)量精度低、實(shí)時(shí)性差， 屬于接觸測(cè)量。 光電 采用AS5040的新型磁旋轉(zhuǎn)編碼器是一種利用霍爾效應(yīng)的編碼器，屬于非接觸測(cè)量。1.1 編碼器的特點(diǎn)及用途編碼器是通過把機(jī)械角度物理量的變化轉(zhuǎn)變成電信

4、號(hào)的一種裝置；在傳感器的分類中，他歸屬于角位移傳感器。根據(jù)編碼器的這一特性，編碼器主要用于測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)物體的角位移量，角速度，角加速度，通過編碼器把這些物理量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出給控制系統(tǒng)或儀表，控制系統(tǒng)或儀表根據(jù)這些量來控制驅(qū)動(dòng)裝置。1.2. 2. 編碼器的主要應(yīng)用場合 編碼器的主要應(yīng)用場合常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對(duì)應(yīng)每一碼道有一光敏元件；當(dāng)碼盤處于不同位置時(shí)

5、，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號(hào)，形成二進(jìn)制數(shù)。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計(jì)數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可 讀出一個(gè)固定的與位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對(duì)于一個(gè)具有 N位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。絕對(duì)式編碼器是利用自然二進(jìn)制或循環(huán)二進(jìn)制（葛萊碼）方式進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的。 絕對(duì)式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、 不透光的線條圖形， 絕對(duì)編碼器可有若干編碼， 根據(jù)讀出碼盤上的編碼， 檢測(cè)

6、絕對(duì)位置。編碼的設(shè)計(jì)可采用二進(jìn)制碼、循環(huán)碼、二進(jìn)制補(bǔ)碼等。它的特點(diǎn)是：? 可以直接讀出角度坐標(biāo)的絕對(duì)值；? 沒有累積誤差；? 電源切除后位置信息不會(huì)丟失。但是分辨率是由二進(jìn)制的位數(shù)來決定的，也就是說精度取決于位數(shù)，目前有10位、14位等多種1.4.3 混合式絕對(duì)值編碼器混合式絕對(duì)值編碼器，它輸出兩組信息：一組信息用于檢測(cè)磁極位置，帶有絕對(duì)信息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。 光電編碼器是一種角度 （角速度） 檢測(cè)裝置， 它將