У инкрементного датчика в отличии от абсолютного нет привязки к точке отсчета (тачка относительно которой расчитывается амплитуда) и для точного измерения амплитуды необходима схема которая будет оценивать минимальный и максимальный уровень сигнала и на основании этой информации расчитывать амплитуду а также осуществлять калибровку датчика. Проектируемое устройство условно можно разбить на две части:
- Первичный преобразователь, например оптический датчик который будет измерять расстояние
- Электронная схема которая будет фиксировать минимальный и максимальный уровень сигнала и выдавать значение амплитуды
Исходные данные для проектирования:
Структурная схема инкрементного преобразователя:
Первичный преобразователь необходим для преобразования амплитуды колебаний в напряжение, это будет осуществляться с помощью пары светодиод-фотодиод на неподвижное основание вблизи подвижного объекта устанавливаются светодиод и фотодиод таким образом чтобы на фотодиод попадал отраженный свет светодиода.
До начала расчетов необходимо выбрать светодиод и фотодиод а также задать частоту колебаний амплитуду которых будем измерять.
Фотодиод:
Так как снимаемый с резистора сигнал смещен относительно нуля, для дальнейшей его обработки необходима нормировка (чтобы сигнал был симметричен относительно нуля). Наиболее простой способ нормирования тригонометрического сигнала это его дифференцирование. При дифференцировании сигнал сменит фазу, элементы дифференциатора на ОУ выбраны таким образом чтобы амплитуда сигнала не менялась.
Далее сигнал поступает на прецизионный выпрямитель и преобразуется в постоянный, тоесть после завершения переходного процесса измеряя постоянное напряжение на выходе схемы мы сможем судить от наличии колебаний подвижного объекта и амплитуде этих колебаний
Провести моделирование преобразователя на уровне блок схемы
В процессе проведенной работы был спроектирован инкрементный преобразователь предназначенный для измерения амплитуды колебаний , он отличается от абсолютного датчика тем что для измерения недостаточно знать крайнее положение при колебаниях и необходимо получить информацию обо всём колебании. Такие датчики более простые по конструкции и схемотехнике по сравнению с абсолютными датчиками и как следствие более дешевы в производстве. Реализуемый в данной работе датчик в качестве первичного преобразователя использует оптический датчик расстояния состоящий из светодиода и фотодиода.