Ψηφιακός μετρητής γωνίας

Μέτρηση ηλεκτρικών και άλλων επιστημονικών μεγεθών.
Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 501
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

Ψηφιακός μετρητής γωνίας

Δημοσίευσηαπό GeorgeVita » 22 Σεπ 2014, 21:02

Ψηφιακός μετρητής γωνίας

Χρησιμοποιώντας ένα καλό ποτενσιόμετρο και λίγα ακόμη εξαρτήματα, μπορούμε να μετατρέψουμε μιά 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 γραμικότητας, ειδική μηχανική στήριξη, αδυναμία πλήρους περιστροφής κλπ., μπορούμε με λίγα χρήματα να μετρήσουμε μηχανικές γωνίες αφού τις μετατρέψουμε σε τάση.

Εικόνα

Η βασική ιδέα είναι ότι το ποτενσιόμετρο θα είναι τμήμα ενός διαιρέτη τάσης κατάλληλα υπολογισμένο ώστε η περιστροφή του ποτενσιομέτρου να μεταβάλλει την τάση εξόδου αντίστοιχα με τη γωνία περιστροφής. 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

Εβαλα τιμές αντιστάσεων για εύκολη κατανόηση της ιδέας. 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.

Στο πραγματικό κύκλωμα, αφού βρούμε το κατάλληλο ποτενσιόμετρο (λ.χ. 10KΩ) θα αναγάγουμε τις αντιστάσεις στις σωστές τιμές:
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)

Αν το ποτενσιόμετρο περιστρέφεται σε άλλη γωνία (λ.χ. 270°) θα υπολογίσουμε τις αντιστάσεις για R2+R3=360 (αναλογικά σε κάθε υπολογισμό).

Σε περίπτωση διαφορετικής τάσης τροφοδοσίας θα υπολογίσουμε πάλι τον συνολικό διαιρέτη τάσης. Το ίδιο μπορεί να γίνει για έξοδο "full scale" 0-360mV αντί των 0-3.6V. 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 είναι σε ένα κύκλωμα ψηφιακού βολτομέτρου (λ.χ. ICL7107), σε εξωτερικό πολύμετρο ή να μετατραπεί σε ψηφιακή μορφή από ένα A/D.


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

pez
Δημοσιεύσεις: 376
Εγγραφή: 03 Ιούλ 2016, 01:51
Ονομα: pez
Τοποθεσία: eu
Επικοινωνία:

Re: Ψηφιακός μετρητής γωνίας

Δημοσίευσηαπό pez » 12 Σεπ 2019, 12:14

.
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: 501
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

Re: Ψηφιακός μετρητής γωνίας

Δημοσίευσηαπό GeorgeVita » 13 Σεπ 2019, 07:18

Ευχαριστώ, το link διορθώθηκε!


Επιστροφή σε “Οργανα μετρήσεως”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 3 επισκέπτες