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主题:有关机器人转速测量的方法探讨

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有关机器人转速测量的方法探讨  发帖心情 Post By:2009-3-26 16:26:23

    在做轮式机器人(智能车)的时候,为让机器人能有一个良好的运动状态,转速测量是一个必不可少的环节。在如何测量电机转速方面,有不少同学感觉有困难。分析一下,困难无外乎这么几种:1、买来的机器人车体电机或轮子样式各异,没有相对通用的测量传感器和测量方法;2、现成的载体上缺少转速传感器安装位置和应用电路焊接位置;3、没有合适的传感器可选择。

 

    这里就把常用的几款传感器的测量方法,给大家做一下分享,希望可以起到抛砖引玉的作用。

 

    1、反射式光电传感器方法

 

     1.1 图例

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电机转速测量(反射式)

 

 
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ASURO转速测量(反射式)

 


     1.2  应用介绍

 

    以上是两种利用反射式光电传感器来完成的转速测量装置。原理就是利用一对光电管,一个发射,一个接收。发射出来红外光遇到白色漫反射强,黑色漫反射弱(吸收),而接收管则根据反射回来红外光的强弱输出对应电信号,从而可以很容易的区分出黑白区域。应用电路可以将传感器对黑白色块的信号转化为高低电平,这样当黑白条轮子转动时,就有脉冲输出,测量脉冲数量就可以计算转速,再根据轮子周长就可以计算出小车位移。

 

   从上面的使用方法,我们也可以知道,要提供转速的精度,可以通过提高黑白条的数量来实现。

 

    1.3  方法点评

 

    在实际使用过程中,由于不同材质的黑白条对红外光的吸收不同,使得输出脉冲的边沿不是太规则。其次这种方法测量精度还要取决于传感器的体积,传感器体积越小,理论上黑白条也可以越窄;但由于黑色条块需要吸引一定数量红外光,所以其面积不能太小,这也导致一个轮子上的黑白条的数量不能太多。根据不同轮子大小,色块一般在4-50左右,如果轮子大还可以适当增加。



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  发帖心情 Post By:2009-3-26 16:45:20

    2、对射式光电传感器测速方法

 

    2.1 图例

 


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金属码盘测速

 


图片点击可在新窗口打开查看此主题相关图片如下20080623135027972.jpg:
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机械鼠标光栅

 

    2.2 工作介绍


    这个测速方法使用的是码盘(光栅)和对射式光电传感器。在圆盘的两侧有一个红外发光二级管和一个红外传感器。圆盘转时外围的间隔孔阻隔了发光二级管发出的光线,因此另一边的传感器就接受到了光脉冲。脉冲的频率直接和鼠标移动的距离和速度相关。

 

    2.3 方法点评

 

    由于采用的是透射式测速方法,光强较反射式要大很多,即使是很窄的空穿透的光线也足以使接收传感器感应,所以这种方法码盘(或光栅)孔的数量可以很多(一个直径2cm左右的金属码盘可以做200个孔,只要空间允许可以更多)。这种测速方式在一些较精密的场合有应用,如旋转编码器:

 

     旋转编码器直接与旋转轴连接时,可以测定旋转圈数,即每转一圈会发数一点数目的脉冲信号,这样就可以根据脉冲数的多少计算出旋转的圈数。例:与计数器相接时,圈数=侧得脉冲数/固有脉冲数。这是一般的旋编。轮子型的可以直接测定物体运行的距离。

 


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推荐:亿学通电子新推出的一款凹槽式NPN型光电开关-WTK-10,TTL电平输出,非常适合用在机器人转速测量上:

 

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  发帖心情 Post By:2009-3-26 17:08:52

3、霍尔传感器转速测量

 

    3.1 图例

 


此主题相关图片如下a04e.gif:

 

    3.2 工作原理

 

    霍尔传感器的外形图和与磁场的作用关系如右图所示。磁场由磁钢提供,所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。
霍尔传感器检测转速示意图如下。在非磁材料的圆盘边上粘贴一块磁钢,霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。圆盘每转动一圈,霍尔传感器便输出一个脉冲。通过单片机测量产生脉冲的频率就可以得出圆盘的转速。 


     备注:当没有信号产生时,可以改变一下磁钢的方向,霍尔对磁钢方向有要求。没有磁钢时输出高电平,有磁钢时输出低电平。

    3.3 方法电平

    
    霍尔传感器具有体积小、响应速度快(一般十几ns,比光电相应速度要快十几,几十倍)特点,适合应用在高转速场合。在一般机器人上也可以使用。

 

    推荐:亿学通电子霍尔开关A04E,直接开关量输出,使用效果比较好:

 



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非常有用,谢了。


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