Ψηφιακός μετρητής γωνίας

Μέτρηση ηλεκτρικών και άλλων επιστημονικών μεγεθών.
Απάντηση
Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 506
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

Ψηφιακός μετρητής γωνίας

Δημοσίευση από GeorgeVita »

Ψηφιακός μετρητής γωνίας

Χρησιμοποιώντας ένα καλό γραμμικό ποτενσιόμετρο και λίγα ακόμη εξαρτήματα, μπορούμε να μετατρέψουμε μια μηχανική γωνία σε τάση και έπειτα να τη μετρήσουμε σε ένα βολτόμετρο, μικροεπεξεργαστή ή PLC. Η μέτρηση μηχανικής γωνίας είναι απαραίτητη σε αρκετούς αυτοματισμούς, εκπαιδευτικούς μηχανισμούς και εφαρμογές ρομποτικής. Τυπικό εξάρτημα μέτρησης γωνίας είναι ένα position encoder.

Εικόνα

Λαμβάνοντας υπόψη τους μηχανικούς περιορισμούς των ποτενσιομέτρων όπως περιστροφή μικρότερη των 360°, σφάλματα γραμμικότητας, ειδική μηχανική στήριξη, αδυναμία πλήρους περιστροφής κλπ., μπορούμε με λίγα χρήματα να μετρήσουμε μηχανικές γωνίες αφού τις μετατρέψουμε σε τάση.

Εικόνα

Βασική ιδέα
Το ποτενσιόμετρο είναι τμήμα ενός διαιρέτη τάσης κατάλληλα υπολογισμένου ώστε η τάση εξόδου αντίστοιχα να μεταβάλλεται ανάλογα με την γωνία περιστροφής του άξονα του ποτενσιομέτρου. Αν υποθέσουμε ότι το ποτενσιόμετρο έχει χρήσιμη μηχανική περιστροφή 340° και ότι θα το τροφοδοτήσουμε με σταθεροποιημένη τάση 5V, το σχετικό κύκλωμα θα είναι:

Εικόνα
Οι τιμές αντιστάσεων είναι ενδεικτικές για εύκολη κατανόηση της ιδέας.

Επεξήγηση
Το ποτενσιόμετρο (R3) βρίσκεται στο κάτω μέρος του διαιρέτη τάσης για να έχουμε έξοδο 0V όταν ο δρομέας του ακουμπά στην μία πλευρά. Η υποθετική μέγιστη αντίστασή του είναι όσες και οι μοίρες περιστροφής (340Ω για 340°). Στην πλήρη απόκλιση, η τάση θέλουμε να είναι 3.4V, έτσι υπολογίζουμε τις τιμές των άλλων δύο αντιστάσεων. H R2 "διορθώνει" τις μοίρες που λείπουν και η R1 αφαιρεί την περίσσια τάση από την τροφοδοσία.


Υπολογισμός τιμών εξαρτημάτων
Στο πραγματικό κύκλωμα θα αναγάγουμε τις αντιστάσεις στις σωστές τιμές σύμφωνα με το ποτενσιόμετρο που θα χρησιμοποιήσουμε.

Για ποτενσιόμετρο 10KΩ υπολογίζουμε:
R1=10KΩx140/340=4116Ω
R2=10KΩx20/340=588Ω
(οι αντιστάσεις R1 και R2 μπορεί να είναι μια ή περισσότερες αντιστάσεις με το ίδιο ωμικό άθροισμα)

Σημειώσεις
- Για ποτενσιόμετρο με άλληη μέγιστη γωνία περιστροφής, λ.χ. 270°, θα υπολογίσουμε τις αντιστάσεις για R2+R3=360 αναλογικά.
- Σε περίπτωση διαφορετικής τάσης τροφοδοσίας θα υπολογίσουμε κατάλληλα τον συνολικό διαιρέτη τάσης.
- Για έξοδο "full scale" 0-360mV αντί των 0-3.6V υπολογίζουμε κατάλληλα τον διαιρέτη τάσης.
- Υπολογίστε την ισχύ των αντιστάσεων και του ποτενσιομέτρου πριν την υλοποίηση του κυκλώματος, αλλάξτε τις τιμές του διαιρέτη σε μικρότερο ρεύμα λειτουργίας.

Η ένδειξη μπορεί να υλοποιηθεί με ένα κύκλωμα ψηφιακού βολτομέτρου (λ.χ. ICL7107), να μετρηθεί σε πολύμετρο ή να μετατραπεί σε ψηφιακή μορφή από ένα A/D για επεξεργασία από άλλο κύκλωμα.


Περισσότερες πληροφορίες:
- Wikipedia, rotary encoder
- Intersil Renesas, Low Cost Digital Panel Meter Designs
- Renesas, datasheet ICL7107

pez
Δημοσιεύσεις: 400
Εγγραφή: 03 Ιούλ 2016, 01:51
Ονομα: pez
Τοποθεσία: eu
Επικοινωνία:

Re: Ψηφιακός μετρητής γωνίας

Δημοσίευση από pez »

.
Πολύ ενδιαφέρον!

Και με την ευκαιρία, η παραπομπή:

Intersil, Low Cost Digital Panel Meter Designs

οδηγεί στο επόμενο url που τώρα είναι δυστυχώς dead:

http://www.intersil.com/data/an/an023.pdf

H alive διεύθυνση τώρα είναι:

https://www.renesas.com/www/doc/application-note/an023.pdf
.

Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 506
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

Re: Ψηφιακός μετρητής γωνίας

Δημοσίευση από GeorgeVita »

Ευχαριστώ, το link διορθώθηκε!

Απάντηση

Επιστροφή στο “Οργανα μετρήσεως”