- 世卫拉响最高级别警报!病例激增,可能进一步蔓延
- 奥林巴斯手持光谱仪在手,水泥行业的检测难题轻松应对!
- 8.21 直播预告 | 德国莱驰实验室设备在地质研究中的应用
- “第三届高光谱成像应用研讨会暨怀柔光电产业发展论坛”圆满落幕!
- 圆满结束 | 第五届“逐梦光电”国产光电分析仪器和核心技术研制与应用研讨会暨怀柔光电产业发展论坛
- 洁净室及相关受控环境检测与诊断分析服务有哪些项目
- 电子半导体行业AMC控制方案
- 圆满落幕 | 第五届“逐梦光电”国产光电分析仪器和核心技术研制与应用研讨会暨怀柔光电产业发展论坛
- 《COMPUT ELECTRON AGR》--基于Cubert框幅式高光谱成像仪实现茶树病虫害胁迫识别
- 管道焊缝质量难题?奥林巴斯手持光谱仪来救场!
- 干式恒温器的热能产生有多种方式
- 矿石中的非金属元素检测与分析
- 迷你金属浴的温度调节技巧
![上海长方光学仪器有限公司](http://yiqi-oss.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/aliyun/Manage/2018-07-06/20180706-2055212137.jpg)
- 来源:内容来源于网络 浏览量:95次
- 【导读】 图片: 图片: 图片: 摘 要:介绍一种以单片机为核心的位移自动测量系统,该系统采用光
图片:
图片:
图片:
摘 要:介绍一种以单片机为核心的位移自动测量系统,该系统采用光栅传感器把被测位移量转变为电信号,经前置放大和电路处理后,送入8031单片机进行综合运算处理后输出,并通过LED显示。文中介绍了整体电路的设计和单片机系统的硬件及软件流程。
关键词:光栅;位移;单片机
一、引言
目前在精密机加工和数控机库中采用的精密位称数控系统框图如图1所示。
随着电子技术和单片机技术的发展,光栅传感器在位移测量系统得到广泛应用,并逐步向智能化方向转化。
图2是利用光栅传感器构成的位移量自动测量系统原理示意图。该系统采用光栅移动产生的莫尔条纹与电子电路以及单片机相结合来完成对位移量的自动测量,它具有判别光栅移动方向、预置初值、实现自动定位控制及过限报警、自检和掉电保护以及温度误差修正等功能。下面对该系统的工作原理及设计思想作以介绍。
二、电子细分与判向电路
光栅测量位移的实质是以光栅栅距为一把标准尺子对位称量进行测量。目前高分辩率的光栅尺一般造价较贵,且制造困难。为了提高系统分辩率,需要对莫尔条纹进行细分,本系统采用了电子细分方法。当两块光栅以微小倾角重叠时,在与光栅刻线大致垂直的方向上就会产生莫尔条纹,随着光栅的移动,莫尔条纹也随之上下移动。这样就把对光栅栅距的测量转换为对莫尔条纹个数的测量,同量莫尔条纹又具有光学放大作用,其放大倍数为 :
(1)
式中:W为莫尔条纹宽度;d为光栅栅距(节距);θ为两块光栅的夹角,rad
在一个莫尔条纹宽度内,按照一定间隔放置4个光电器件就能实现电子细分与羊向功能。本系统采用的光栅尺栅线为50线对/mm,其光栅栅距为0.02mm,若采用四细分后便可得到分辩率为5μm的计数脉冲,这在一般工业测控中已达到了很高精度。由于位移是一个矢量,即要检测其大小,又要检测其方向,因此至少需要两路相位不同的光电信号。为了消除共模干扰、直流分量和偶次谐波,我们采用了由低漂移运放构成的差分放大器。由4个滏电器件获得的4路光电信号分别送到2只差分放大器输入端,从差分放大器输出的两路信号其相位差为π/2,为得到判向和计数脉冲,需对这两路信号进行整形,首先把它们整形为占空比为1:1的方波,经由两个与或非门74LS54芯片组成的四细分判向电路输入可逆计数器,*后送入由8031组成的单片机系统中进行处理。
三、单片机与接口电路
为实现可逆计数和提高测量速度,系统采用了193可逆计数器。假设工作平台运行速度为v,光栅传感器栅距为d,细分数为N,则计数脉冲的频率为:
(2)
若v=1m/s,d=20μm,N=20,则f=1MHz,对应计数时间间隔为1,显然对于8031单片机系统的响应为2μs是不能胜任的。经可逆计数器分频后,可大大地提高测量速度。
由于193是4位二进制输出,为与单片机接口,把两片193采用了级联的方式,这样*多可计255个脉冲,若再来脉冲,进位端或借位端将输出一个脉冲送到单片机T0、T1端计数,保证送到8031的信号不丢失。
本系统长度*大可测几米(由光栅实际长度决定),*小分辩率为μm级,需要7个显示数据。正向运行时不显示符号,反向运行时需显示"-"号,所以连同符号位,共需8个显示块。为了符全人们应用习惯,显示块选用共阴极LED。
为实现测量系统的智能化,设置了一个2×8方式键盘矩阵,其中包括0~9共10个数字键和6个功能键:L/A长度/角度转称功能键;+/-符号转换功能键;ΔT温度误差修正功能键;EXE执行键;ENT预置键CE(清零键)。键盘、显示器与单片机之间通过一个接口芯片8155来连接。其中,8155的PA口设置辚基本输出方式,作为8位LED显示的段码线;PB口设为输出方式,作为8位LED的位选线;PC口设为输入方式,作为键盘的行扫描线。PB口侠选线每次选通1位显示,每次显示1ms,由于人眼视觉惰性,可产生8位显示块同时显示现象。
由于从前置电路74LS54出来的脉冲经过2片193分频后,直接进入8031的仅为大于255的"大"数,而小于255的"小"数是由两片193输出通过I/O接口输入到8031内部处理,这个I/O接口芯片是通过扩展一片8255实现的。其中,8255PB口设为基本输入方式,PB0-PB3作为1#193输入,PB4~PB7作为2#193输入。PA口、PC口的低位设为输出,作为系统并行BCD码输出。由于8031单片机无内ROM,应外扩展一片2732(4k EPROM)。只用PSEN片选,不必增加地址译码。为锁存8031P0口输入的地址信号,在8031和2732之间需加一片74LS373地址锁存器。
四、软件设计
根据硬件电路和系统功能要求,我们设计了软件程序,由于采用了温度误差修正子程序,可使检测的精度得到大大提高。光栅传感器是光机电一体化结构,光栅尺是由玻璃制做,外壳是由型铝材料。当环境温度变化时,必然会引起结构尺寸改变导致光栅栅距的变化,带来检测误差。设定环境温度为20℃时为检测标准值,与标准值比较测出温度变化时带来的位移误差值,即时测出位移误差一温度特殊性性曲线,由特性曲线拟合出误差一温度方程式,作为软件温度误差修正的基础。本系统软件采用模块化结构,软件编制简洁,紧凑合理。
五、结论
根据上述硬件电路和软件设计,经实验测试,系统的测精度可优于±5μm,目前,我们研制的利用光栅传感器进行长度、角度自动测量的智能仪表已形成系列产品,分辩率可从20μm到1μm,具有性能稳定、抗干扰能力强、体积小、结构紧凑、成本低等优点,已成功地应用于机库改造和相关的光电尺寸与位置检测系统中。
仪器网-专业分析仪器服务平台,实验室仪器设备交易网,仪器行业专业网络宣传媒体。
相关热词:
金相分析仪,油品分析仪,针焰试验仪,液位传感器,土壤测试仪,高效液相色谱仪价格,霉菌试验箱,跌落试验台,离子色谱仪价格,噪声计,高压灭菌器,集菌仪,接地电阻测试仪型号,柱温箱,旋涡混合仪,电热套,场强仪万能材料试验机价格,洗瓶机,匀浆机,耐候试验箱,熔融指数仪,透射电子显微镜。
- 2006-06-22 13:36:46
- 标签:
- 收藏(0) 赞(0) 踩(0)
-
随时了解更多仪器资讯,求购、招标、中标信息实时更新,厂商招商信息随时看。大量、齐全、专业的仪器信息尽在仪器网(yiqi.com)。扫一扫关注仪器网官方微信,随时随地查看仪器用户采购、招标需求!
-
电子身高秤 全自动身高体重秤 微电脑全自动测量体检仪器2004-07-19 09:04:11
电子身高秤全自动身高体重秤微电脑全自动测量体检仪器 电子身高秤全自动身高体重秤微电脑全自动测量体检仪
-
示波器光标测量与自动测量哪个更准确?2004-08-30 09:23:09
示波器发展到现阶段,已经不仅仅是在调试中观察波形,更重要的是能很好的测量一些参数帮助大家优化设计方案。示波器
-
金属拉力试验机为何不能自动测量断后伸长率?2004-09-05 09:23:05
关于金属拉力试验机的断后伸长不能自动测量一事,我公司作如下解释:1、断后伸长的测量方法是要做以下工作首先要知
-
【端懿电气】KZC30数字高压绝缘电阻测试仪的概述 KZC30数字高压绝缘电2004-09-07 09:23:13
KZC30数字高压绝缘电阻测试仪采用80C196单片机作为控制核心,液晶显示,人机界面良好,具有实时时钟控制
-
670XB噪声自动测量系统2007-05-31 10:40:12
一. 应用范围及特点: HS5670XB噪声自动测量系统是在我厂主导产品HS567
-
MOA-30KV氧化锌避雷器检测仪全自动测量,操作方便2004-10-18 09:23:07
是专门用于检测10kV及以下电力系统用无间隙氧化锌避雷器MOA阀电间接触不良的内部缺陷,测量MOA的直流参考
-
变压器变比测试仪自动测量接线组别,自动切换相序,切换量程2004-11-10 09:23:07
PSZBC-A变压器变比测试仪产品简介用变比电桥测量变压器的变比,操作过程繁琐,测量范围狭窄,已经不适应现代
-
全自动变比测试仪变比测量1—10000,自动测量接线组别,切换相序2005-01-25 09:32:52
全自动变比测试仪产品简介用变比电桥测量变压器的变比,操作过程繁琐,测量范围狭窄,已经不适应现代测量的快节奏、
-
大庆油田研发新型测配仪推自动测量新技术2006-10-16 08:53:28
经过两年的刻苦钻研,大庆油田试油试采分公司科研人员成功研制出测量油管的双向传输智
-
YJ圈自动测量分析仪 M1185842007-05-01 11:10:53
技术参数: 平皿测量范围 1~100mm 测量平皿直径 0~50 mm 扫描速
光栅传感器在位移自动测量系统中的应用
-
您可能感兴趣
![](https://static.yiqi.com/Pingce/img/imgddd.png)
①本文由仪器网入驻的作者或注册的会员撰写并发布,观点仅代表作者本人,不代表仪器网立场。若内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们立即通知作者,并马上删除。
②凡本网注明"来源:仪器网"的所有作品,版权均属于仪器网,转载时须经本网同意,并请注明仪器网(www.yiqi.com)。
③本网转载并注明来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
④若本站内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱:hezou_yiqi