數(shù)字轉(zhuǎn)角測量儀及電動驅(qū)動系統(tǒng)

1、課 程 設(shè) 計 說 明 書 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書 班級（專業(yè)） 11生產(chǎn)過程自動化1班 設(shè)計人 一、課程設(shè)計題目：數(shù)字式轉(zhuǎn)角測量儀及電動驅(qū)動系統(tǒng)二、設(shè)計要求1.利用如旋轉(zhuǎn)式編碼器進(jìn)行轉(zhuǎn)角測量，誤差1密位。2.電子顯示轉(zhuǎn)角,顯示4位按密位顯示。3.設(shè)計電源電壓5V，誤差5%。4.設(shè)計電動驅(qū)動系統(tǒng)。5.選擇電動機(jī)。6.畫出整個系統(tǒng)。7.設(shè)計主要包括主體方案，各子系統(tǒng)工作論證，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，誤差測試方案，能實(shí)踐驗(yàn)證的盡量實(shí)踐驗(yàn)證，不能驗(yàn)證的說明原因，并寫出理論驗(yàn)證方法。可以仿真的寫出仿真方法，將仿真數(shù)據(jù)或圖形寫入設(shè)計報告。8.謝辭實(shí)事求是，不要有過多套話。9.英文資料要符合或牽扯設(shè)計

2、內(nèi)容。三、時間安排：1.設(shè)計前準(zhǔn)備：半天2.總體框架設(shè)計：1天3.各分模塊設(shè)計：1.5天4.總設(shè)計參數(shù)校核：1天5.設(shè)計報告書寫1天四、參考資料：1.楊志忠數(shù)字電子技術(shù)教材. 高等教育出版社2.張友漢數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教材. 高等教育出版社3.周良權(quán)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教材. 高等教育出版社4.周良權(quán)模擬電子技術(shù)教材. 高等教育出版社5.胡宴如模擬電子技術(shù)教材. 高等教育出版社6. B.Xiang, C.S.Wang,et.Study and Design of a 3-Lamp Cold Light Lifting Retractor.2011 3rd International conferen

3、ce on computer design and applications(ICCDA 2011).V-2,427430.7. GB50034-2004,Designing standard for building lightingJ.8. Instruction for YB4180 series transistor characteristics graphics instrument. Yang: Jiangsu Yangzhong Lvyang electrical equipment Co.LTD,2004.9.Wenpeng Na.The Selection and Appl

4、ication of General Integrated Circuit. Beijing. people's wile yesons press, 2004:129151.10.China metrology press. New Edition for Collection of Electronic Circui. Beijing. China Metrology Press,2002:五、要求課程設(shè)計自 2012年 12 月 17 日起 至 2012年 12 月 21 日止 自動化 專業(yè)教研室主任 年 月 日 機(jī)電工程二 系、系主任簽章 年 月 日指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師：年

5、月 日目 錄1 引言12測量原理23課題設(shè)計方案23.1旋轉(zhuǎn)編碼器33.1.1旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇33.1.2旋轉(zhuǎn)編碼器的設(shè)計43.2數(shù)字顯示設(shè)計73.2.1譯碼器73.2.2七段式LED數(shù)碼管83.3電源設(shè)計93.4其它器件的選擇設(shè)計113.5各元件的安裝123.6電路接線134應(yīng)用中問題分析及改進(jìn)措施144.1應(yīng)用中問題分析144.2改進(jìn)措施14謝辭16參考文獻(xiàn)17外文資料181引言角度測量技術(shù)按照被測角性質(zhì)可以分為靜態(tài)角度測量和動態(tài)角度測量兩種。靜態(tài)角度測量技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，各種測試?yán)碚摵头椒ㄈ找嫱晟疲瑖鴥?nèi)的技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。而實(shí)現(xiàn)動態(tài)角度的高精度測量，是測角技術(shù)領(lǐng)域的一個難點(diǎn)，

6、已經(jīng)受到國內(nèi)外很多機(jī)構(gòu)和學(xué)者的關(guān)注，由于動態(tài)測角在實(shí)現(xiàn)上相對于靜態(tài)而言需要更大的觀測角度范圍，自動化和測量精度要求高，許多科研人員便通過電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)了角度的較精確測量。數(shù)字編碼器是將角位移轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼的一種傳感器，其與數(shù)字系統(tǒng)連接，將輸入量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。用編碼器作為信號檢測的方法，已經(jīng)廣泛用于數(shù)控機(jī)床、紡織機(jī)械、冶金機(jī)械、石油機(jī)械、礦山機(jī)械、印刷包裝機(jī)械、塑料機(jī)械、試驗(yàn)機(jī)、電梯、伺服電機(jī)、航空等工儀器儀表業(yè)等自動化領(lǐng)域。這里，轉(zhuǎn)角測量是以旋轉(zhuǎn)編碼器為主要元器件，通過光電控制實(shí)現(xiàn)位置的確定從而測量轉(zhuǎn)角。汽車駕駛模擬器，對方向盤旋轉(zhuǎn)角度的測量選用光電編碼器作為傳感器；扭轉(zhuǎn)角度儀，利用編碼器測

7、量扭轉(zhuǎn)角度變化，如扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)機(jī)、漁竿扭轉(zhuǎn)釣性測試；擺錘沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)，利用編碼器計算沖擊時擺角變化。為工業(yè)建設(shè)提高了更精確的測量數(shù)據(jù)，不斷提高轉(zhuǎn)角測量精度，具有重要研究意義。2測量原理轉(zhuǎn)角測量儀主要是通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)前后，旋轉(zhuǎn)編碼器對應(yīng)的二進(jìn)制碼差量來進(jìn)行角度測量的。絕對編碼器光碼盤上有許多道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線編排，這樣，在編碼器的每一個位置，通過光源照射排布在碼盤上的感光元件讀取刻線所代表的二進(jìn)制角度值，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對式編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)一個節(jié)距時

8、，在發(fā)光元件照射下，光敏元件得到“0”或“1”信號。通常將組成編碼的圈稱為碼道，每個碼道表示二進(jìn)制數(shù)的一位，其中最外側(cè)的是最低位，最里側(cè)的是最高位。如果編碼盤有4個碼道，則由里向外的碼道分別表示為二進(jìn)制的2的三次方、2的二次方、2的一次方、2的零次方，4位二進(jìn)制按照碼盤上可形成16個二進(jìn)制數(shù)，因此就將圓盤劃分16個扇區(qū)， 每個扇區(qū)對應(yīng)一個4位二進(jìn)制數(shù)，如0000、0001、1111。圖2.1 六碼道碼盤如圖2.1.1為六碼道碼盤。電機(jī)與碼盤同軸相連，電機(jī)轉(zhuǎn)動時，碼盤隨之一起轉(zhuǎn)動，光源通過透鏡發(fā)生折射，將光線聚集碼盤上 電機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，碼盤轉(zhuǎn)到一定的角度，光源對碼盤具體位置進(jìn)行照射識別，從而獲得

9、扇區(qū)的位置腳，扇區(qū)中透光的碼道對應(yīng)的光敏二極管導(dǎo)通，輸出高電平“1”，遮光的碼道對應(yīng)的光敏二極管不導(dǎo)通，輸出低電平“0”，這樣形成與編碼方式一致的高、低電平輸出，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為密位制顯示在譯碼器上。3課題設(shè)計方案根據(jù)課題設(shè)計要求及原理，該轉(zhuǎn)角測量儀主要工作部分是激光旋轉(zhuǎn)編碼器和七段譯碼器，另外有密封外殼等構(gòu)件。下面詳細(xì)介紹測量原理、各部分設(shè)計方案及論證過程。3.1旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是角度測量儀的主要工作部分，角度測量是通過旋轉(zhuǎn)編碼器的角度變化來實(shí)現(xiàn)的。若要得到精確的測量數(shù)據(jù)，必須要保證編碼器設(shè)計制作的精確性。3.1.1旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇圖3.2.1 旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)式編碼器分為增量型編碼器和絕對

10、型編碼器增量式編碼器以轉(zhuǎn)動時輸出脈沖，通過計數(shù)設(shè)備來知道其位置，當(dāng)編碼器不動或停電時，依靠計數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動，當(dāng)來電工作時，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。解決的方法是增加參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過參考點(diǎn)，將參考位置修正進(jìn)計數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn)，開機(jī)找零等方法。比如，打印機(jī)掃描儀的定位就用的是增量式編碼器原理，每次開機(jī)，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點(diǎn)，然

11、后才工作 。這樣的方法對有些工控項(xiàng)目比較麻煩，甚至不允許開機(jī)找零（開機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置），于是我們采用絕對式編碼器。絕對編碼器以讀出方式來分，有接觸式和非接觸式兩種。接觸式采用電刷輸出，電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”。 絕對編碼器由機(jī)械位置決定的每個位置的唯一性，它無需掉電記憶，無需找參考點(diǎn)，而且不用一直計數(shù)，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。由于絕對式編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，

12、已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長度測量和定位控制中。但因其高精度，輸出位數(shù)較多，如仍用并行輸出，其每一位輸出信號必須確保連接很好，對于較復(fù)雜工況還要隔離，連接電纜芯數(shù)多，由此帶來諸多不便和降低可靠性，因此，絕對式編碼器在多位數(shù)輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出。旋轉(zhuǎn)編碼器又有單圈絕對值編碼器和多圈絕對值編碼器之分。單圈絕對值編碼器，以轉(zhuǎn)動中測量光電碼盤各道刻線，以獲取唯一的編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動超過360度時，編碼又回到原點(diǎn)，這樣就不符合絕對編碼唯一的原則，這樣的編碼只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測量，稱為單圈絕對值編碼器。如果要測量旋轉(zhuǎn)超過360度范圍，就要用到多圈絕對值編碼器。此處，

13、我們采用單圈絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器，接收元件為光敏感元件。3.1.2旋轉(zhuǎn)編碼器的設(shè)計1光源 2柱面鏡 3碼盤 4光敏元件圖3.1.2.1 旋轉(zhuǎn)編碼器原理結(jié)構(gòu)圖形成的碼道配置相應(yīng)的光電傳感器，包括光源、透鏡、碼盤、光敏二極管和驅(qū)動電子線路。原理結(jié)構(gòu)如圖3.1.2.1（1）發(fā)光元件為感光元件提供光源。720-SPLPL85發(fā)光二極管。工作電壓：3V；發(fā)光頻率：500nm；功率：14W；工作溫度：最高85攝氏度，最低-40攝氏度。工作時與電壓源串聯(lián)一定值電阻。（2）透鏡選用半曲面柱體凸透鏡，將光源匯聚成一條沿碼盤半徑方向的直線，匯聚后的光線等于碼盤半徑。（3）碼盤制作編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料。玻

14、璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，易碎，成本高；金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，易變形，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個數(shù)量級；塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低，不易碎和變形，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。為保障測量儀精度及通光性，我們選用玻璃材料圓盤。碼盤是按照一定的編碼形式制成的圓盤。碼盤（光柵盤）是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。如圖二進(jìn)制六碼道編碼盤，圖中空白部分是透光的，用“1”來表示;涂黑的部分是不透光的，用“0”來表示。將環(huán)形均分13碼道，并按圖2.1.1采用印刷工業(yè)方式涂黑。碼盤尺寸：內(nèi)徑80mm外徑200m

15、m厚度約2mm部分二進(jìn)制與角度（單位：密位）之間的轉(zhuǎn)換如下表1表3-1-1 二進(jìn)制碼角度二進(jìn)制碼角度0000000001117000001100100080000102001001900001130010101000010040010111100010150011001200011060011011300111014011010260011111501101127010000160111002801000117011101290100101801111030010011190111113101010020100000320101012110000133010110221000103401011

16、1231000113501100024100100360110012510010137精度計算：1密位=0.06度，360度/0.06=6000即碼盤周長至少要平分為6000等份，2的12次冪<6000<2的13次冪。所以我們制作13碼道的碼盤，即將碼盤等分8192等份。（4）光敏元件光敏元件受光源照射后，電阻發(fā)生變化，使電路導(dǎo)通，輸出高電平信號。選用光敏二極管FGAP71。元件及其參數(shù)如下圖3.1.2.2 FGAP71光敏二極管表3-1-2光敏二極管須固定在一塑料環(huán)形圓盤上，同一碼道上透光區(qū)的光敏元件可共用，但不可越過碼道，必須保證透光區(qū)有光敏元件接收光源。塑料環(huán)形圓盤內(nèi)圓直徑為

17、82mm，外圓直徑202mm。3.2數(shù)字顯示的設(shè)計數(shù)字顯示部分由譯碼器和共陰極發(fā)光二極管組成。譯碼器輸出管腳向二極管輸出高電平，驅(qū)動數(shù)碼管發(fā)光，達(dá)到數(shù)字顯示的效果。3.2.1譯碼器表3-2-174LS48譯碼器工作條件如下表374LS48 是由與非門、輸入緩沖器和7個與或非門組成的BCD-7段譯碼器/驅(qū)動器。輸出是高電平有效。7個與非門和一個驅(qū)動器成對連接，以產(chǎn)生可用的BCD數(shù)據(jù)及其補(bǔ)碼至7個與或非譯碼門。剩下的與非門和 3 個輸入緩沖器作為試燈輸入(LT)端、滅燈輸入/動態(tài)滅燈輸出(LT)端及動態(tài)滅燈輸入(BI/RBO)端。該電路接受4位二進(jìn)制編碼十進(jìn)制數(shù)（BCD）輸入，并根據(jù)輔助輸入的狀態(tài)

18、，將這些數(shù)據(jù)譯成驅(qū)動其它元件的碼。74LS48有前、后沿自動滅零控制（RBI和RBO）。當(dāng)BI/RBO端處于高電平時，試燈可以在任何時刻去進(jìn)行。電路并有滅燈輸入（BI），可用來控制燈亮度或禁止輸出。74LS48 在應(yīng)用中可以驅(qū)動共陰極的發(fā)光二極管或燈緩沖器,實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示功能。譯碼器接線如圖3.2.1圖2.3.1 74LS48七段譯碼器接線圖圖3.2.2 七段式LED數(shù)碼管3.2.2七段式LED數(shù)碼管七段數(shù)碼管是數(shù)碼管的一種是半導(dǎo)體發(fā)光器件，數(shù)碼管可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管,區(qū)別在于八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元，其基本單元是發(fā)光二極管。如圖3.2.2為七段發(fā)光二極管排列及其電路圖

19、。通過讓不同位置的二極管發(fā)光來顯示09十個數(shù)字。要求結(jié)果顯示數(shù)值為4位，所以LED數(shù)碼管數(shù)量：4個譯碼器邏輯表及數(shù)碼管顯示字形如下表3-2-2表3-2-23.3電源設(shè)計為譯碼器及數(shù)碼顯示器提供電源。以全波整流電路作為整流網(wǎng)絡(luò)，以極性電容作為濾波網(wǎng)絡(luò)，采用固定式三端集成穩(wěn)壓電路7805和7905設(shè)計制作連續(xù)可調(diào)的雙極型直流穩(wěn)壓電源。220V（幅值311V）50Hz市電經(jīng)變壓器220:25輸出兩組獨(dú)立的25V交流，經(jīng)橋堆整流、大電容濾波后分別經(jīng)過集成穩(wěn)壓塊LM7805C與LM7905C作用得到±5V的直流輸出。穩(wěn)壓電源一般由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成。通過軟件Proteus完成基

20、本的電路原理圖并進(jìn)行防真和調(diào)試，使其滿足基本設(shè)計要求。具體電路如圖3.3圖3.3 5V電源電路電源變壓器：將電網(wǎng)提供的220V交流電壓轉(zhuǎn)換為各種電路設(shè)備所需的交流電壓。整流電路：利用單向?qū)щ娖骷⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成脈動直流電路。濾波電路：利用儲能元件（電感或電容）把脈動直流電轉(zhuǎn)換成比較平坦的直流電。穩(wěn)壓電路：利用電路的調(diào)整作用使輸出電壓穩(wěn)定的過程稱為穩(wěn)壓。輸入電容C1、C2用于抑制紋波電壓，輸出電容C3、C4用于消振，緩沖沖擊性負(fù)載，保證電路工作穩(wěn)定。同時由于輸出電容C3、C4的存在，容易發(fā)生電容放電而損壞穩(wěn)壓器，RV1和RV2是滑動變阻器，可以調(diào)節(jié)輸出的電壓。R1和R2是限流電阻，防止線路電流太大

21、。表3-3-1 LM7805的主要參數(shù)表電壓調(diào)整率電流調(diào)整率工作溫度靜態(tài)電流耗散功率最大輸出電流輸出電壓偏差輸出電壓360mV360mV01258MA12W1A0.6920.748V17.318.7V(T(j)=25)表3-3-2 LM7905集成穩(wěn)壓三極管輸出電壓-5V電壓調(diào)整率電流調(diào)整率工作溫度靜態(tài)電流耗散功率最大輸出電流輸出電壓偏差輸出電壓360mV360mV01258MA12W1A0.6920.748V-17.3-18.7V(T(j)=25)3.4其它器件的選擇設(shè)計（1）電動機(jī)型號：TDK80-2.2B-24K電壓：交流220V轉(zhuǎn)軸直徑：80mm（2）軸承用來支撐外殼及外殼上固定的元件

22、，使碼道與其它部分發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。測量儀的碼道是隨電機(jī)轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動的，而其余部分需保持靜止，且碼道與其它部件的相對位置也應(yīng)保持不變。軸承內(nèi)外圈的相對轉(zhuǎn)動起到到這一作用。型號：6213軸承端蓋與外圈固定連接，主要起遮光密封作用。（3）密封外殼外殼是長150mm，直徑204mm，厚為2mm的圓筒形硬質(zhì)鐵板，與外界隔光，防止塵土進(jìn)入，固定部分元件。測量儀內(nèi)的光敏元件的工作狀態(tài)也會受外界光線的影響，為防止其它光源的影響，外殼應(yīng)做成不透光的。光源，透鏡，碼道之間利用的是光線的折射原理，進(jìn)入灰塵很容易改變光線的傳播方向，所以外殼盡量密封。光源，透鏡及光敏元件等都應(yīng)保證相對位置不變，需靠其它構(gòu)件與外殼保持連接

23、，外殼的變形會直接損壞儀器。因此，選擇的材料必須是硬質(zhì)的。在固定相應(yīng)器件的位置（如安裝光敏元件、凸透鏡的圓盤處）內(nèi)開一較淺的溝槽，使各器件更穩(wěn)定。光敏元件部分引出導(dǎo)線處鉆一小圓孔。（4）支架支撐測量儀，防止測量儀由于自身重量改變光敏元件、碼道、透鏡及光源的相對位置。而且此次測量儀的設(shè)計是與電機(jī)共軸的，電機(jī)的不穩(wěn)定運(yùn)行直接導(dǎo)致測量儀整體發(fā)生震動，影響測量的準(zhǔn)確性。支架為一硬性長條形鐵片，兩端打孔，用螺絲分別固定在測量儀外殼和電機(jī)外殼上。3.5各元件的安裝以上器材準(zhǔn)備齊全后,轉(zhuǎn)角測量儀各器件安裝順序依次從左往右。將軸承內(nèi)圈固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，外圈與測量儀外殼連接。左側(cè)安一軸承端蓋并與外圈固定,防止灰

24、塵進(jìn)入，避免誤差。所有光敏元件固定在一塑料環(huán)形圈盤上,塑料圓環(huán)內(nèi)圓邊與電機(jī)轉(zhuǎn)軸脫離。當(dāng)安裝外殼時，外邊與其連接，固定在相應(yīng)位置。碼盤固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，要求與光敏元件距離1.5mm，以保證光線通過碼盤后照射在相對應(yīng)的光敏元件上，否則會造成測量錯誤。柱面鏡通過一塑料圓圈固定在外殼上，其徑向位置與碼盤環(huán)形區(qū)域半徑方向平行，確定聚光位置在同一組二進(jìn)制碼上。塑料圓盤除安裝柱面徑區(qū)域外必須密不透光，以防止光源發(fā)出的光線經(jīng)反射和折射照在非測量位置的光敏元件上，造成測量錯誤。經(jīng)光線折射實(shí)驗(yàn)測得該柱體鏡平面端與碼盤相距8cm，設(shè)計光源與柱鏡相距3cm。外殼長150mm,直徑204mm的圓筒形鐵板，固定相應(yīng)器件的

25、位置（如光敏元件安裝柱面鏡的不透光圓盤）分別開一較淺的溝槽。光敏元件部分引出的導(dǎo)線的圓孔需用石蠟密封防止外界光線進(jìn)入，譯碼器和電源通過細(xì)鐵絲固定在外殼上。支架支撐測量儀外殼，確保測量儀穩(wěn)定工作。圖2.6 測量儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部元件空間結(jié)構(gòu)如圖2.63.6電路接線部分元件接線如圖3.6其它光敏元件、譯碼器、LED數(shù)碼顯示管接線同下圖。譯碼器由+5V直流電源供電。圖3.6 電路圖4應(yīng)用中問題分析及改進(jìn)措施4.1應(yīng)用中問題分析光電檢測裝置的發(fā)射和接收裝置都安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，在使用中暴露出許多缺陷，其有內(nèi)在因素也有外在因素，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）發(fā)射裝置或接受裝置因機(jī)械震動等原因而引起的移位或偏移

26、，導(dǎo)致接收裝置不能可靠的接收到光信號，而不能產(chǎn)生電信號。例如；光電編碼器應(yīng)用在軋鋼調(diào)速系統(tǒng)中，因光電編碼器是直接用螺栓固定在電動機(jī)的外殼上，光電編碼器的軸通過較硬的彈簧片和電動機(jī)轉(zhuǎn)軸相連接，因電動機(jī)所帶負(fù)載是沖擊性負(fù)載，當(dāng)軋機(jī)過鋼時會引起電動機(jī)轉(zhuǎn)軸和外殼的振動。經(jīng)測定；過鋼時光電編碼器振動速度為2.6mm/s，這樣的振動速度會損壞光電編碼器的內(nèi)部功能。造成誤發(fā)脈沖，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)不穩(wěn)定或誤動作，導(dǎo)致事故發(fā)生。（2）因光電檢測裝置安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，受生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境因素影響導(dǎo)致光電檢測裝置不能可靠的工作。如安裝部位溫度高、濕度大，導(dǎo)致光電檢測裝置內(nèi)部的電子元件特性改變或損壞。例如在連鑄機(jī)送引錠跟蹤系

27、統(tǒng)，由于光電檢測裝置安裝的位置靠近鑄坯，環(huán)境溫度高而導(dǎo)致光電檢測裝置誤發(fā)出信號或損壞，而引發(fā)生產(chǎn)或人身事故。（3）生產(chǎn)現(xiàn)場的各種電磁干擾源，對光電檢測裝置產(chǎn)生的干擾，導(dǎo)致光電檢測裝置輸出波形發(fā)生畸變失真，使系統(tǒng)誤動或引發(fā)生產(chǎn)事故。例如；光電檢測裝置安裝在生產(chǎn)設(shè)備本體，其信號經(jīng)電纜傳輸至控制系統(tǒng)的距離一般在20100米，傳輸電纜雖然一般都選用多芯屏蔽電纜，但由于電纜的導(dǎo)線電阻及線間電容的影響再加上和其它電纜同在一起敷設(shè)，極易受到各種電磁干擾的影響，因此引起波形失真，從而使反饋到調(diào)速系統(tǒng)的信號與實(shí)際值的偏差，而導(dǎo)致系統(tǒng)精度下降4.2改進(jìn)措施（1）改變光電編碼器的安裝方式。盡量不把光電編碼器在安裝在

28、電動機(jī)外殼上，而是在電動機(jī)的基礎(chǔ)上制作一固定支架來獨(dú)立安裝光電編碼器，光電編碼器軸與電動機(jī)軸中心必須處于同一水平高度，兩軸采用軟橡膠或尼龍軟管相連接，以減輕電動機(jī)沖擊負(fù)載對光電編碼器的機(jī)械沖擊。采用此方式后經(jīng)測振儀檢測，其振動速度降至1.2mm/s。（2）合理選擇光電檢測裝置輸出信號傳輸介質(zhì)，采用雙絞屏蔽電纜取代普通屏蔽電纜。雙絞屏蔽電纜具有兩個重要的技術(shù)特性，一是對電纜受到的電磁干擾具有較強(qiáng)的防護(hù)能力，因?yàn)榭臻g電磁場在線上產(chǎn)生的干擾電流可以互相抵消。雙絞屏蔽電纜的另一個技術(shù)特點(diǎn)是互絞后兩線間距很小，兩線對干擾線路的距離基本相等，兩線對屏蔽網(wǎng)的分布電容也基本相同，這對抑制共模干擾效果更加明顯。

29、（3）利用PLC軟件監(jiān)控或干涉。在連鑄生產(chǎn)的送引錠過程要求光電檢測裝置產(chǎn)生有時序性的電信號，同時，該信號與整個過程不同階段相對應(yīng)。送引錠過程啟動前，光電信號1為“1”。送引錠過程啟動后，在A階段，輥道啟動，引錠桿上送。當(dāng)引錠桿擋住光電裝置發(fā)射出的紅外光時，光電信號為“0”；當(dāng)紅外光透過引錠桿中部2個小圓孔時，光電裝置發(fā)出信號2和3，均為“1”。送引錠過程在B階段，光電信號為“0”，輥道停下，引錠桿暫停上送，扇形10段壓下，啟動拉矯機(jī)和“同步1”，引錠桿繼續(xù)上送。送引錠過程在C階段，引錠桿上送，并不再擋住紅外光，光電信號4為“1”，啟動“同步2”，停下“同步1”，引錠桿繼續(xù)上送。至此光電裝置工作

30、過程結(jié)束。光電檢測裝置的工作過程，只要現(xiàn)場測定送引錠過程中各個光電信號發(fā)生的時間，結(jié)合送引錠過程與光電信號的關(guān)系，利用PLC應(yīng)用程序中的相關(guān)數(shù)據(jù)，編制符合要求的PLC程序，將PLC程序輸出信號輸入至PLC的輸入模塊，替代原光電信號的輸入信號。 光電檢測裝置本身是由電子元器件構(gòu)成，它對安裝環(huán)境有一定的技術(shù)要求，特別是在較惡劣環(huán)境下使用，要采取相應(yīng)的保護(hù)措施，以使光電檢測裝置工作在其產(chǎn)品要求的技術(shù)條件下，才能發(fā)揮裝置的技術(shù)性能。否則光電檢測裝置的使用壽命及其工作的可靠性都將受到不同程度的影響。結(jié)合光電檢測裝置在生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用實(shí)踐，在控制系統(tǒng)設(shè)計中；不宜采用光電檢測裝置的信號作為重要

31、的控制信號，以避免光電裝置突然損壞或工作不穩(wěn)定（環(huán)境高溫、濕度大、機(jī)械振動、外力碰創(chuàng)等）引起其它設(shè)備事故。在控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC程序?qū)嵾m進(jìn)行過程控制的監(jiān)控或干涉，以克服了因系統(tǒng)中采用光電裝置而存在的各種缺陷，是提高系統(tǒng)可靠性的有效途徑。謝辭通過這些天的設(shè)計，使我深深的感受到了，理論聯(lián)系實(shí)際的必要性及其重要性. 在課程設(shè)計期間，要感謝老師教導(dǎo)，感謝同學(xué)幫助，通過不斷學(xué)習(xí)理論知識和參與實(shí)踐，感覺自己的綜合素質(zhì)在很大程度上得到了提升，努力將自己塑造成為一個專業(yè)功底扎實(shí)、知識結(jié)構(gòu)完善、適應(yīng)能力強(qiáng)的合格大學(xué)生。這次課程設(shè)計，不僅讓我們大開眼界，也是對以前所學(xué)知識的一個初審，從這次實(shí)習(xí)中，進(jìn)一步鞏固和深化

32、了所學(xué)的理論知識，彌補(bǔ)了單一理論教學(xué)的不足，并為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 張志銳.數(shù)字電路設(shè)計與實(shí)際電路.華南理工大學(xué)出版社.2 鄒延.使用電子電路手冊.北京高級教育出版社.3 任為民.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo).中央廣播電視大學(xué)出版社.4 秦娟娟,吳年祥. 基于單片機(jī)的電話遠(yuǎn)程控制擴(kuò)音器應(yīng)用設(shè)計J.中國西部科技,2010,09(20):25-29.5 彭介華主編.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)M.北京:高等教育出版社,1997.6 李隆寶.實(shí)用電子器件和電路簡明手冊M.北京:電子工業(yè)出版社,19917 曹才開.高頻電子線路原理與實(shí)踐.2010年6月.第1版.中南大學(xué)出版社8

33、黃智偉.基于Multisim 2001的電子電路計算機(jī)仿真設(shè)計與分析.2004年7月，第1版.電子工業(yè)出版社9 曹才開.高頻電子線路原理與實(shí)踐.中南大學(xué)出版社.2010年10 閻石.數(shù)字電子技術(shù).第四版.高等教育出版社.2009年11 謝自美.電子線路設(shè)計與實(shí)驗(yàn)測試.第二版.華中科技大學(xué).2010 年12 童詩白 華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社 13 周潤景 張麗娜.基于PROTEUS的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與仿真.北京航空航天大學(xué)出版社.2003.614 武義偉 汪河.實(shí)用電路300例.電子工業(yè)出版社.1983.915 楊寶清.實(shí)用電路手冊.機(jī)械工業(yè)出版社 .1985.616 倪本來

34、.高穩(wěn)定度電源.人民郵電出版社.1982.1217 David A.Johns Ken Martin著 （曾朝陽 趙陽 方順 等譯）.模擬集成電路設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社.2005.1118 王增福 李昶 魏永明.新編線性直流穩(wěn)壓電源.電子工業(yè)出版社.2004.11外文資料Angle measurement technology according to the measured Angle properties can be divided into static Angle measurement and dynamic Angle measuring two. Static Angle me

35、asurement technology has become more mature, all kinds of test theory and method is increasingly perfect, the domestic technology level has reached the international advanced level. And realize the dynamic measurement of Angle, Angle measurement technology is one of the difficulties, are many domest

36、ic and foreign institutions and scholars' attention, due to the dynamic Angle in relation to realize in static need more observation Angle range, automation and measurement precision demand is high, many scientific research personnel and through the electronic technology to achieve the accurate

37、Angle measurement.There are really ZLS - Px Angle measuring instrument is made of high quality LED sensor, but through the software debugging, adjust the position of the sensor, to achieve the best Angle measurement. Real-time monitoring measured body Angle, the ultra high resolution (up to 15 um) i

38、s very suitable for measuring small angular deviation, monitor production and improve quality. For example, accurate monitoring disc Angle, guarantee the tanker positioning berthing and offshore platform security.Angle measuring itrument is measuring objects rotation Angle of the instrument. Thens i

39、nstrument used widely, with the development of science and technology, its precision are also gradually improve to meet industrial demand, which is helpful to the improvement of the national economy.classificationDigital Angle measuring instrumentPhotoelectric roll Angle measuring instrumentExamples

40、 of applicationThere are really ZLS - Px Angle measuring instrument is made of high quality LED sensor, but through the software debugging, adjust the position of the sensor, to achieve the best Angle measurement. Real-time monitoring measured body Angle, the ultra high resolution (up to 15 um) is v

41、ery suitable for measuring small angular deviation, monitor production and improve quality. For example, accurate monitoring disc Angle, guarantee the tanker positioning berthing and offshore platform security.Angle measuring instrument belongs to the field of measuring angles, the existing Angle ga

42、uge measurement accuracy is low, small range. The utility model using shell hood have the circular edge on score zero to 360 degree Angle points marking Lord scale, vice rule by supporting content will be its rotation axis bearing in main feet on the right. Can be used for measuring or identify obje

43、cts flatness, gradient,vertical degree and levelness, especially the rotation Angle. Photoelectric detection device emitting and receiving device is installed in the production field, in use exposed many defects, the internal factors also have external factors, mainly displays in the following aspec

44、ts:emission device or accept device for reasons such as mechanical shock caused by the shift or offset, leading to a receiving device can not reliable to receive light signal, but does not produce electrical signals. For example, Photoelectric encoder is used in steel rolling speed regulation system

45、, the photoelectric encoder is bolted directly in the motor shell, photoelectric encoder shaft through the harder spring leaf and motor shaft connected, because motor with load is to impact load, when a steel mill will cause motor shaft and the vibration of the shell. It has been determined; A steel

46、 time electric encoder vibration velocity of 2.6 mm/s, the vibration velocity can damage of the internal functions of photoelectric encoder. Cause false hair pulse, leading to the control system unstable or misoperation, lead to accidents.Because of the photoelectric detection device installed in pr

47、oduction field, the production field environment factors lead to photoelectric detection device can't reliable work. Such as the installation of position high temperature, high humidity, resulting in photoelectric detection device internal electronic components characteristics change or damage.

48、For example, in continuous casting machine send dummy tracking system, due to the photoelectric detection device installation position near the slab, the environment temperature high and lead to photoelectric detection device error signal or damage, and cause the production or personal accident.The

49、production of all kinds of electromagnetic interference source, the photoelectric detection device of the interference, resulting in photoelectric detection device output waveform distortion, the distortion of the event system misoperation or cause accidents. For example, Photoelectric detection dev

50、ice installed in production equipment ontology, the signal to the control system by the cable transmission distance is in commonly twenty - 100 meters, the transmission cable although generally choose multicore shielded cable, but due to the cable conductor resistance and the influence of the line c

51、apacitance plus and other cable together laying, vulnerable to the effects of all kinds of electromagnetic interference, therefore cause waveform distortion, so that the feedback to the speed control system of the signal and the actual value of the deviation, and lead to the precision of the system

52、downChange of photoelectric encoder installation. Try not to put the photoelectric encoder in installed in the motor shell, but in the motor on the basis of making a steady to independent installation photoelectric encoder, photoelectric encoder shaft and motor shaft center must be in the same level

53、 height, two shaft by means of soft rubber or nylon hose connection, in order to reduce motor impact load of photoelectric encoder mechanical impact. By this way the vibration detection instrument, its vibration velocity dropped to 1.2 mm/s.The reasonable choice of photoelectric detection device output signal transmission medium, the twisted shielded cable replace ordinary