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上海申思特自動化設(shè)備有限公司
主營產(chǎn)品： 美國E E傳感器,美國E E減壓閥,意大利ATOS阿托斯油缸,丹麥GRAS麥克風(fēng),丹麥GRAS人工頭, ASCO電磁閥,IFM易福門傳感器 |
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更新時間：2016-12-29 11:01:03瀏覽次數(shù)：679
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E+E位移傳感器傳感器的通用接口系統(tǒng)研究與設(shè)計
時柵是一種新型的E+E位移傳感器傳感器,利用時間測量空間,具有較高的性價比。為了提高時柵對傳統(tǒng)E+E位移傳感器傳感器的兼容性,盡快普及時柵的應(yīng)用,需要設(shè)計兼容傳統(tǒng)E+E位移傳感器傳感器的時柵電氣接口。 傳統(tǒng)的E+E位移傳感器傳感器(如光柵)大多“以空間測量空間”,具有較好的動態(tài)性能,而時柵通過測量時間來間接測量空間的原理決定了時柵在測量過程中存在一個測量周期,使得在動態(tài)測量過程中時柵的位置反饋變得不連續(xù)。
E+E位移傳感器傳感器的通用接口系統(tǒng)研究與設(shè)計
在分析式時柵E+E位移傳感器傳感器頻響特性的基礎(chǔ)上,介紹了一種在數(shù)字信號處理電路中的數(shù)據(jù)串并轉(zhuǎn)換思想,并提出了一種基于串并轉(zhuǎn)換思想的式時柵信號處理電路設(shè)計方案。信號處理電路采用了復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)芯片,預(yù)處理電路將測頭信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后,經(jīng)可編程多路切換器模塊處理,自適應(yīng)地將原始測頭信號分別轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的多路并行信號,各路對應(yīng)的分頻信號通過比相電路及傳感器信號處理電路模塊運算后轉(zhuǎn)換為E+E位移傳感器脈沖測量信號,zui后將多路E+E位移傳感器脈沖測量信號進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換操作輸出測量值。提出基于SOPC技術(shù)的解決方案，將信號采集、處理和傳輸在單片高性能FPGA上實現(xiàn)，簡化電路結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低系統(tǒng)功耗。采用Altera公司的Cyclone III EP3C25E144I7作為主控制器，使用VHDL硬件描述語言及其IP核在FPGA內(nèi)部實現(xiàn)了周期計數(shù)、相位差計數(shù)、數(shù)據(jù)緩存、中斷等功能模塊，定制了NiosII指令，提高處理速度，構(gòu)建了整個基于Nios II軟核處理器的E+E時柵傳感器信號處理系統(tǒng)。 本課題組研制出了超高精度的電場式直線時柵傳感器E+E位移傳感器傳感器樣機，該信號處理系統(tǒng)已成功應(yīng)用于該樣機，測量精度優(yōu)于0.7μm。對信號處理電路進(jìn)行了仿真,結(jié)果證明,該方法可大大提高時柵E+E位移傳感器傳感器的頻響特性,從而為式時柵E+E位移傳感器傳感器提供了一種應(yīng)用于動態(tài)測控針對時柵動態(tài)性能不足和與典型E+E位移傳感器傳感器接口不兼容的問題,做了如下工作:提出了一種回轉(zhuǎn)位置預(yù)測測量新方法,利用時間序列理論對時柵測量值進(jìn)行建模、分析,預(yù)測出未來一個測量周期的角度值,并將式離散角度測量值轉(zhuǎn)化為增量式連續(xù)脈沖信號,進(jìn)行位置反饋,使得基于靜態(tài)測量的時柵傳感器可應(yīng)用于動態(tài)位置的連續(xù)反饋。研究了預(yù)測測量誤差修正方案,利用當(dāng)前實際測量值對上一次的預(yù)測誤差進(jìn)行修正,使得預(yù)測誤差不會累積。以圓光柵和旋轉(zhuǎn)變壓器作為典型E+E位移傳感器傳感器,研究了以反饋增量位置值為代表的HEIDENHAIN圓光柵TTL增量式接口,以及反饋位置值為代表的帶數(shù)字轉(zhuǎn)換器的旋轉(zhuǎn)變壓器接口的特點,分析了通用接口設(shè)計思想,并設(shè)計了時柵的TTL增量式接口和旋轉(zhuǎn)變壓器接口。設(shè)計了一塊數(shù)據(jù)同步采集卡,可以同步采集光柵TTL增量信號、時柵TTL增量信號和時柵的旋轉(zhuǎn)變壓器接口信號,便于展開精度測試實驗。對使用兼容接口的時柵進(jìn)行了靜態(tài)和動態(tài)測量精度實驗,實驗結(jié)果表明:在靜態(tài)測量時,時柵采用設(shè)計的TTL增量式接口和旋轉(zhuǎn)變壓器接口對測量精度幾乎沒有影響,與時柵原本的測量精度*;動態(tài)測量時,在各種運動狀態(tài)下,當(dāng)角加速度值不大于0.03316″/ms2時,時柵的動態(tài)測量精度為±4″。
E+E位移傳感器傳感器的通用接口系統(tǒng)研究與設(shè)計
無論是采用TTL增量式接口還是采用旋轉(zhuǎn)變壓器接口,時柵的動態(tài)測量誤差都具有相似的特性,即數(shù)控轉(zhuǎn)臺運動加速度越小,誤差就相對較小;角加速度越大,誤差就相對較大。綜上所述,對典型E+E位移傳感器傳感器的通用接口的研究促進(jìn)了時柵的兼容接口的設(shè)計,解決了在通用數(shù)控系統(tǒng)中傳感器的位置反饋接口問題,進(jìn)而促進(jìn)了時柵傳感器的產(chǎn)品化及應(yīng)用普及化。
