SGD-80-3拉繩傳感器設(shè)計(jì)方案分享

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】SGD-80-3拉繩位移傳感器事業(yè)部，張工。

SGD-80-3傳感器設(shè)計(jì)方案

SGD-80-3位移傳感器通過(guò)電位計(jì)元件將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換為線性或任意函數(shù)的電阻或電壓輸出。普通線性電位器和圓形電位器都可以分別用作線性位移和角位移傳感器。然而，設(shè)計(jì)用于測(cè)量位移的電位器需要位移變化和電阻變化之間的明確關(guān)系。

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SGD-80-3位移傳感器的動(dòng)刷與被測(cè)物體相連，物體的位移引起電位器移動(dòng)端的電阻變化。電阻值的變化反映了位移的大小，電阻值的增減指示了位移的方向。通常，電源電壓加在電位器上，電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓輸出。
傳統(tǒng)的拉線位移傳感器由于其電阻隨著電刷的移動(dòng)而逐步變化，因此具有階梯式輸出特性。如果將這種位移傳感器用作伺服系統(tǒng)中的位移反饋元件，過(guò)大的階躍電壓會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩。因此，在電位器的生產(chǎn)中應(yīng)盡量減少每匝的阻值?；诖沤羌夹g(shù)的拉線位移傳感器以磁場(chǎng)為傳輸載體，將位移轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)角位移，同時(shí)通過(guò)通訊接口將位移信號(hào)返回給應(yīng)用系統(tǒng)。

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一、總體設(shè)計(jì)方案

基于磁敏角度技術(shù)的拉線位移傳感器的作用是將拉線的機(jī)械位移轉(zhuǎn)換為可測(cè)量、可記錄或可傳輸?shù)碾娦盘?hào)。 它主要由自動(dòng)回位彈簧、輪轂、磁鐵和數(shù)據(jù)處理單元組成。

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從圖1可以看出，基于磁敏角度技術(shù)的線拉式SGD-80-3位移傳感器主要由6部分組成，改變了傳統(tǒng)的接觸式線拉式SGD-80-3位移傳感器 型、易磨損和高頻特性。 差等缺點(diǎn)，基于磁敏角度技術(shù)的拉線位移傳感器，是利用磁場(chǎng)作為介質(zhì)，將機(jī)械位移變化轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)角度變化。 高頻特性，從而保證位移檢測(cè)精度。 數(shù)據(jù)處理計(jì)算器用于將接收到的磁敏角信號(hào)通過(guò)數(shù)學(xué)模型計(jì)算為拉線的位移信號(hào)。 通信接口通過(guò)通信接口與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行通信，接收應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備的指令，并將采集到的位移信號(hào)反饋給應(yīng)用系統(tǒng)。

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各組件的功能描述如下：

(1)拉線的鋼絲繩纏繞在輪轂上，輪轂上用磁鐵連接。 當(dāng)拉線位移時(shí)，它會(huì)驅(qū)動(dòng)輪轂的旋轉(zhuǎn)。 輪轂的旋轉(zhuǎn)使連接在輪轂軸上的磁鐵旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生磁鐵的磁場(chǎng)。 一個(gè)變化的角度。 當(dāng)電纜發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，自動(dòng)回位彈簧保證電纜具有一定的張力，并保證電纜的位移與磁敏角成正比關(guān)系。

(2)磁敏角度傳感器與磁鐵安裝在同一中心軸上，感應(yīng)磁鐵角度的變化。 選用微處理器，讀取磁敏角信息，建立數(shù)學(xué)模型對(duì)磁敏角進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 角度操作是拉線的位移。
(3)通信接口，微處理器通過(guò)通信接口接收應(yīng)用系統(tǒng)的指令，通過(guò)通信接口向應(yīng)用系統(tǒng)返回位移信息。

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硬件接口電路設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)處理單元由磁角傳感器、微處理器單元、通訊接口和輸出模塊組成。 具體功能塊如圖2所示。

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通過(guò)分析圖2，將拉線位移引起的磁體磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為磁敏角。 微處理器單元選用32位嵌入式ARM對(duì)接收到的磁敏角數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成磁敏角數(shù)據(jù)的接收。由于接收角是磁場(chǎng)換算角，直徑等因素，將磁敏角換算成電纜的位移。因此，為了快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收和模型建立。輸入輸出控制模塊負(fù)責(zé)各種外部接口的處理，如通過(guò)通信接口接收應(yīng)用系統(tǒng)的指令，將采集到的位移結(jié)果返回給應(yīng)用系統(tǒng)，以便微處理器單元執(zhí)行以下指令。應(yīng)用系統(tǒng)并收集結(jié)果，通過(guò)接口安全可靠地發(fā)送到應(yīng)用設(shè)備，主要包括1路RS485和4-20mA電流輸出。