Оценка технико-экономической целесообразности создания цифрового ИК измерителя расстояния

Московский государственный институт электроники и математики

(технический университет)

Курсовая работа

Оценка технико-экономической целесообразности создания цифрового ИК измерителя расстояния

Исполнитель: студент Карачевцев Д.С.

группа С-75

Руководитель: профессор Страхов А.Ф.

Москва 2006

Обзор сферы датчиков расстояния и определение основных технических характеристик

Цифровой ИК датчик расстояния предназначен для измерения расстояния до объекта, не требующего большой точности. Данный датчик можно использовать для измерения расстояния до тех объектов, которые не поглощают ИК-излучение и не являются прозрачными для него.

Датчики расстояния обычно характеризуются следующими техническими параметрами:

1. Диапазон измеряемых расстояний

2. Точность измерения

3. Разрешение измерения

4. Линейность измерения

5. Время измерения

6. Тип выходной величины

Точность измерения показывает ту минимальную долю измеряемой величины (расстояния), с точностью до которой можно пролучать результат измерения. Также можно дать такое пояснение этого параметра: если считать результат измерения дискректной величиной, то точность измерения попросту показывает расстояние между двумя соседними значениями этой величины.

Разрешение в самом общем смысле – это минимальное расстояние между двумя объектами наблюдения, при котором эти объекты еще различимы (не сливаются в один). Применительно к датчикам получается, что разрешение – это то минимальное расстояние между двумя различными положениями объекта, при котором эти положения будут различимы; т.е. при перемещении объекта на меньшее расстояние, изменение положения не будет фиксироваться датчиком (не будет меняться его показание), т.е. это степень квантования величины.

Линейность измерения показывает в процентах, на сколько отклоняется зависимость (функция) выходной величины (показания) от входной величины (расстояния) от линейной зависимости, т.е. зависимости вида f = kx + b

f – выход

x – вход

k,x – коэффициенты

Время измерения – это время между началом измерения и моментом получения показания (выходной величины) на выходе датчика.

Тип выходной величины определяет, какой сигнал данный датчик выдает на выход. Он может быть аналоговым или цифровым. В случае аналогового сигнала выходная величина (напряжение или реже ток) пропорциональна расстоянию до объекта. В случае цифрового сигнала значение цифрового кода на выходе пропорционально расстоянию до объекта. В случае цифрового выхода внутри датчика присутствует микроконтроллер, выполняющий преобразование аналоговой величины в цифровой код, а также уменьшающий нелинейность измерения с помощью специальных математических методов.

Вот типичные значения параметров для существующих типов датчиков:

Индуктивные	Ультразвуковые	Оптические
		Инфра красные	Радарные
Расстояние	0 – 20 мм	10 – 10.000 мм	10 – 1.000 мм	10 – 500.000 мм
Разрешение	0,1 мкм	0,1 мм	1 мкм	0,5 мм
Точность	1 мкм	0,2 мм	2мкм	2 мм
Линейность	0,4% – 5%	0,5%	0,05% - 1%	0,001%
Время	0,3 мс	20 мс	1 мс	1 мс

Индуктивные датчики

Индуктивные датчики расстояния определяют расстояния до проводящих металлических объектов, таких как сталь, алюминий, латунь. Поскольку принцип работы индуктивных датчиков основан на определении токов взаимной индукции, такие датчики очень устойчивы к воздействию неметаллических предметов и помех, таких как, например, пыль или машинное масло. Современные технологии позволяют создать индуктивный датчик с аналоговым выходом имеющей диаметр всего 6 мм и измеряемое расстояние 2 мм. Такие датчики с высоким разрешением и быстрым временем отклика находят применение в большинстве высокоскоростных задач.

Вместе с тем, несмотря на прекрасную точность, разрешение и время отклика, существенная нелинейность, составляющая 3% - 5%, представляет определенную проблему. Что бы преодолеть это некоторые производители определяют выходной сигнал датчика как полиномную функцию, математически описывающую сигнал, и тем самым дают возможность запрограммировать с помощью такой функции большинство современных контроллеров для более точного алгоритма измерения. Типичная функция, описывающая выходной сигнал аналогового индуктивного датчика в зависимости от расстояния, представлена ниже:

Расстояние = a + b (Iвых) + c (Iвых)2 + d (Iвых)3 + e (Iвых)4

Iвых – выходной ток

Измеряемое расстояние = 0-2 мм, 0-20 мА (Iвых)

Коэффициенты функции имеют следующие значения:

a = -0.144334; c = -0.00782; e = -7.27311 ? 10-6; b = 0

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать