xx0403206_王云海_基于電容傳感器的微小位移測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-資料下載頁
2024-11-14 02:21本頁面
【導(dǎo)讀】測量，但是價(jià)格昂貴，不能普及。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)位移特別是微小位。大多是靠電子儀器來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于這種情況，本課題尋求的是設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單且廉。價(jià)的微位移測量系統(tǒng)。其測量方式也發(fā)生著本質(zhì)性的改。純的機(jī)械測量衍化為更為先進(jìn)的光電技術(shù)參與的復(fù)雜測量。當(dāng)前技術(shù)水平下的傳感器。系統(tǒng)正邁入飛速發(fā)展階段，并且開始向著多功能化、微小型化、和系統(tǒng)化的方向發(fā)展。的傳感器系統(tǒng)必將變得更加多功能化、普遍化、微型化、智能化和系統(tǒng)化。傳感器的市場必將在未來的發(fā)展中更加壯大、也會(huì)顯現(xiàn)出它在各個(gè)領(lǐng)域。隨著電容傳感器技術(shù)的成熟，它早已滲透到社會(huì)發(fā)展。無論是機(jī)械生產(chǎn)、宇宙探測、資源開發(fā)、還是文物保護(hù)、生物工程等。長時(shí)間的研究使其有了長足的發(fā)展并形成了全球的系統(tǒng)化。2020年初，其公司帶。新一代傳感器的核心。二十年來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電容傳感器開始凸現(xiàn)其優(yōu)越性，小型元件的出現(xiàn)，該設(shè)計(jì)題目屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，
【正文】 斜度設(shè)計(jì)為 1:50。 通過螺旋測微器橫向的位移，來使楔形塊上塊有一個(gè)豎直方向的微小位移?；瑝K軌道的上 滑塊與滑塊軌道的滑動(dòng)要保持一定的潤滑性， 以保證楔形塊的自由運(yùn)動(dòng)，達(dá) 到精確度， 因此在設(shè)計(jì)之初要在滑塊軌道上設(shè)計(jì)出油槽，以方便潤滑保證測量精度。 根據(jù)查閱大量的資料與課本專業(yè)知識(shí)， 滑塊軌道的設(shè)計(jì)圖如圖 34所示。這樣的設(shè)計(jì)就保證了楔形塊地合理運(yùn)行，并可以達(dá)到高的精確度，符合設(shè)計(jì)要求。 圖 34 滑塊軌道平面圖 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 4 微位移測量系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 傳感器選用平行平面式變極距型電容傳感器。 根據(jù) 這種電容傳感器 的優(yōu)點(diǎn)與特性，這種電容傳感器 一般 是 用來測量微小量， 諸如微小位移測量、振動(dòng)、塑模厚度等。在測量范圍上可以測到 um 至零點(diǎn)幾 mm 距離等。本系統(tǒng)通過電容傳感器采集微小位移 距 離信號(hào)，將其 變換成電容量的變化 ，這樣就可以在顯示器上表達(dá)出來 。測量電路由差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路、放大電路和濾波電路 3 部分組成。 （ 1）差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路 ； 圖 41 差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路原理圖 圖 2 所示為原理圖，包括比較器，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及基礎(chǔ)電容、傳感器電容與二極管，電阻組成的充放電回路。 （ 2）放 大電路的電壓增益及放大采用三運(yùn)放高共模抑制比放大電路 ； （ 3）濾波電路的電壓增益采用低通有源濾波電路，此電路由一級(jí) RC 低通濾波電路和同相比例電路組成，它不僅有濾波功能，而且能起放大作用。 輔助電路及數(shù)據(jù)處理，設(shè)計(jì)采用 ATmega16L 單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 ATmega16L 單片機(jī)集成了 8 通道 10 位高精度的逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，由測量電路所采集到的模擬電壓信號(hào)可直接接入 ATmega16L 單片機(jī)模擬信號(hào)輸入引腳（ ADC 的模擬信號(hào)輸入引腳與 PA 口復(fù)用），即可實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。 ATmega16L 單片機(jī) I/O 口具有（吸入電流） 10～ 20 MA 或 40 MA（單一輸出）大電流，可直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示器。 另外，對(duì)于 譯碼、驅(qū)動(dòng)現(xiàn)實(shí)電路采用動(dòng)態(tài) LED 顯示方式，并選用了共陰接法的四體連動(dòng)型數(shù)碼管 TOF3461AH，可直接顯示四位數(shù)碼。 ATmega16L 單片機(jī)具有 32 個(gè) I/O 接口，分別為 PA、 PB、 PC 和 PD 四組。每個(gè) I/O 口都可以獨(dú)立地設(shè)置為輸入或者輸出。設(shè)置成輸入口時(shí)，可以由程序指定是三態(tài)還是接上電阻輸入；設(shè)置成輸出口時(shí)，灌電流可達(dá) 40 mA，能夠直接驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管顯示，省去了驅(qū) 動(dòng)電路。對(duì)于譯碼部分，采用硬件譯碼缺乏靈活性，所以本設(shè)計(jì)是以軟件來代替硬件譯碼，這樣就省去了譯碼電路。 現(xiàn)今我國主流使用的單片機(jī)是 MCS51系列單片機(jī)， MCS51系列單片機(jī)包括 803濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 805 8751 三種單片機(jī)。下面具體的對(duì)這三種單片機(jī)進(jìn)行比較分析： （ 1） 8751 具有 EPROM，但價(jià) 格昂貴，很適合開發(fā)樣機(jī)，小批量生產(chǎn)和需要在現(xiàn)場進(jìn)一步完善的場合； （ 2） 8051 的 EPROM 程序是 Intel 公司制作芯片時(shí)為用戶制備的，因此在國內(nèi)很難采用 8051 型芯片， （ 3） 8031 片內(nèi)沒有 ROM，需擴(kuò)展 ROM。 基于本課題的使用要求 及系統(tǒng)設(shè)計(jì)適合性上 ， 我們選用了 使用很廣的 MCS51 系列單片機(jī)中的 8051 單片機(jī)。本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方面主要需用 8051 一塊， 74LS373 一塊， 6264 一塊， ICL7109 一塊， 8155 一塊， ICL7109 一塊。下面主要對(duì)重要芯片的引腳及功能進(jìn)行介紹。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 5 結(jié) 論 大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，尤其是在通過近一學(xué)期的畢業(yè)課程設(shè)計(jì)，使我無論是在專業(yè)知識(shí)方面，還是 實(shí)踐畫圖方面都有了長足的進(jìn)步，并系統(tǒng)的自己完成了一次裝備設(shè)計(jì)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中， 也遇到了諸多 的實(shí)際性的問題，尤其是 剛拿到課題的時(shí)候，都無從下手，深切感受到了對(duì)所學(xué)知識(shí)的茫然，然后是通過查詢資料，翻閱課本等將四年所學(xué)系統(tǒng)的總結(jié)了起來。 具體的是 大約兩個(gè)月的時(shí)間吧，使我在專業(yè)所學(xué)方面得到了較大的提升，深切體會(huì)了四年所學(xué)，并成功應(yīng)用在了畢業(yè)設(shè)計(jì)中 本系統(tǒng)中主要是包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分和電路轉(zhuǎn)換部分。在論文中也分別對(duì)上述兩部分作了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，尤其對(duì) 系統(tǒng) 中 各個(gè)重要部分的設(shè)計(jì) 計(jì)算基本能滿足了課題 的設(shè)計(jì)精度及設(shè)計(jì)功能 的要求 。 最后還是成功的完成了課題的設(shè)計(jì)，初步實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的。 就各種資料和設(shè)計(jì)計(jì)算看來，利用電容傳感器測量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微距測量的 方法是可取的 ， 改變電容傳感器夾板間的距離就可以測量不同范圍的量?？傮w來說， 該測量系統(tǒng) 還是 實(shí)現(xiàn)了微距測量的智能化、實(shí)時(shí)性以及非接觸測量的精確性。為進(jìn)一步 提高整個(gè)測量系統(tǒng)的測量精度，在傳感器的機(jī)械加工尺寸精度、楔形塊定位 等方面還需進(jìn)行改進(jìn)和提高，另外電路部分的小型化和模塊化也需進(jìn)一步完善。 由于自己專業(yè)知識(shí) 的不精和范圍所限，該系統(tǒng)依然 會(huì) 存在許多不足之處。 例如其自動(dòng)化程度不高 ，人力的地方很多；機(jī)械裝置過于簡單；整體設(shè)計(jì)沒有美觀感；效率不高。在此也 衷心希望有志之士 可以 設(shè)計(jì)出高效率 ，低能耗的優(yōu)秀檢測系統(tǒng)，使我國的檢測 系統(tǒng)更加的向國際化邁進(jìn)。
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