一種智能角度測(cè)量儀的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著工業(yè)4.0、智慧智造等概念逐年深化，如何精確獲取并量化體現(xiàn)機(jī)械設(shè)備角度改變成為必須解決的問題，設(shè)備壽命，產(chǎn)品質(zhì)量等生產(chǎn)成本指標(biāo)與測(cè)量值的準(zhǔn)確性息息相關(guān)。因此，高靈敏、高精度、多功能的新型角度傳感器的研發(fā)與打造智能化生產(chǎn)之路的發(fā)展不謀而合。
　　角度測(cè)量技術(shù)發(fā)展不斷成熟，出現(xiàn)了多種多樣的角度傳感器。其中電容式角度傳感器具有分辨率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本低等特性，非常具有研究意義。由于電容式傳感器傳統(tǒng)的測(cè)量電路復(fù)雜

2、、難以消除寄生電容、輸出非線性的缺點(diǎn)，造成了電容式角度傳感器的分辨率低、成本高和測(cè)量范圍小。本文設(shè)計(jì)了一種電容式角度傳感器結(jié)構(gòu)，研究了傳感器的性能，使其能實(shí)現(xiàn)0°～360°的大范圍測(cè)量。采用了一種ADCAP電容測(cè)量方案，改善了傳感器輸出非線性的現(xiàn)象，減少了寄生電容，簡(jiǎn)化了復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)。
　　智能角度測(cè)量儀是一種智能的測(cè)量角度的儀器，具有角度值的實(shí)時(shí)測(cè)量、液晶屏實(shí)時(shí)顯示、上位機(jī)角度顯示與記錄功能。系統(tǒng)由角度傳感器、電容測(cè)量模塊、S

3、TM32控制器模塊、OLED顯示模塊、電源模塊、下載模塊和上位機(jī)軟件模塊組成。采用C語言在MDK5編程環(huán)境下完成智能角度測(cè)量儀的軟件功能設(shè)計(jì)，在STM32控制器中寫入角度測(cè)量算法，處理角度傳感器輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)角度測(cè)量。采用LABVIEW軟件編寫上位機(jī)界面，實(shí)時(shí)記錄角度值與電容信號(hào)。
　　本設(shè)計(jì)采用高精度標(biāo)準(zhǔn)測(cè)角儀對(duì)智能角度測(cè)量儀做了標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，分析了角度傳感器的輸出與輸入特性曲線。根據(jù)最小二乘法原理，用MATLAB編寫曲線擬合算法，