1、1 传感器及应用2*任务1：生产线中产品的位置检测任务2：生产线中物料的位移检测任务3：生产线中电机的转速检测任务4：发动机的转速检测项目三、物联网中的位置及位移检测传感器及应用3 位置检测任务的实施任务1：生产线中产品的位置检测4 位置检测任务的实施一、位置检测系统的设计 电感微位移传感器是一种建立在电磁感应基础上，利用线圈的自感或互感系数的改变来实现非电量(主要是位移)测量的低本、高精度测量仪，因为其分辨力高、使用寿命长、工作性能稳定，应用于微位移测量己经有很长的历史，进行高精度微位移测量时选用电感位移传感器已经成为一种共识。此设计采用差动变压器的激励电源电路和相敏检波电路等，以达到测量微
2、小位移的目的。设计要求：测量范围0.10.5mm；综合测量误差小于1%；测量结果LCD实时显示；配备无线数据传输功能；5 二、设计思路的确定 微位移检测系统主要包括电感式传感器、正弦波振荡器、放大器、相敏检波器、A/D转换、LCD显示及单片机系统。正弦波振荡器为电感式传感器和相敏检波器提供了频率和幅值稳定的激励电压，正弦波振荡器输出的信号加到测量头中由线圈和电位器组成 的电感桥路上。工件的微小位移经电感式传感器的测头带动两线圈内衔铁移动，使两线圈内的电感量发生相对的变化。当衔铁处于两线圈的中间位置时，两线圈的电感量相等，电桥平衡。当测头带动衔铁上下移动时，若上线圈的电感量增加，下线圈的电感量则
3、减少；若上线圈的电感量减少，下线圈的电感量则增加。交流阻抗相应地变化，电桥失去平衡从而输出了一个幅值与位移成正 比，频率与振荡器频率相同，相位与位移方向相对应的调制信号。此信号由相 敏检波器鉴出极性，得到一个与衔铁位移相对应的直流电压信号，经放大和 A/D 转换后输入到单片机，经过数据处理进行显示。位置检测任务的实施6 三、系统模块及设备选型 电感式位移传感器是把被测移量转换为线圈的自感或互感的变化，从而实现位移的测量的一类传感器。它具有灵敏度高、分辨力大，能测出0.1um甚至更小的线性位移变化和0.1度的角位移,输出信号比较大,电压灵敏度一般每毫米可达几百毫伏,因此有利于信号的传输.测量范围
4、为25um-50mm,测量精度与电容式位移传达室感器差不多,但是它的频率响应较低,不宜于高频动态测量。位置检测任务的实施7 三、系统模块及设备选型 传感器要求激励源必须非常的稳定，不能随负载和温度的变化。所以采用文氏桥振荡电路作为差动变压器的激励电源。正弦波振荡器由放大器和RC（电阻电容）或LC（电感电容）电路组成，这种振荡器的振荡频率是可调的。正弦波振荡器也可以用晶体构成，但晶体振荡器的振荡频率是固定的。像张弛振荡器可以用来产生三角波、锯齿波、方波、脉冲波或指数形波形。位置检测任务的实施8 三、系统模块及设备选型 相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的检波电路。一是解调的主要过程是对
5、调幅信号进行半波或全波整流，无法从检波器的输出鉴别调制信号的相位。第二，包络检波电路本身不具有区分不同载波频率的信号的能力。对于不同载波频率的信号它都以同样方式对它们整流，以恢复调制信号，这就是说它不具有鉴别信号的能力。为了使检波电路具有判别信号相位和频率的能力，提高抗干扰能力，需采用相敏检波电路。位置检测任务的实施9 三、系统模块及设备选型 程控放大电路是采用反相放大电路的基本形式，反相放大电路的特点：运放两个输入端电压相等并等于0，故没有共模输入信 号，这样对运放的共模抑制比没有特殊要求；电路在深度负反馈条件下，电路的输 出电阻近似为0。可编程数字电位器CAT5111特性：100抽头线性电
6、位器；非易失性NVRAM滑动片存储，带缓冲的滑动片；低功耗CMOS技术；单电源电压：2.56.0V；递增/递减串行接口；电阻值：10k，50k和100k；有PDIP,SOIC,TSSOP和MSOP封装。位置检测任务的实施10 模拟信号在时间和数值上都是连续的，而数字信号在时间和数值上都是离散的，所以进行模数转换时只能在一些选定的瞬间对输入的模拟信号进行采样，使它变成时间上离散的采样信号，然后将信号保持一定的时间，以便在此时间内对其进行量化，使采样值变成数值上离散的量化值，再按一定的编码形式转换成数字量。完成一次A/D转换通常需要经历采样、量化和编码3个步骤。不同的量化和编码过程对应不同原理的A/D转换器。三、系统模块及设备选型位置检测任务的实施11 单片机的选型三、系统模块及设备选型位置检测任务的实施12 显示模块的选型三、系统模块及设备选型位置检测任务的实施13 无线传输模块三、系统模块及设备选型位置检测任务的实施14 四、系统设计总结分小组撰写总结报告位置检测任务的实施15 谢谢关注！
