角度感測器

角度感測器

角度感測器,顧名思義,是用來檢測角度的。它的身體中有一個孔,可以配合樂高的軸。當連結到RCX上時,軸每轉過1/16圈,角度感測器就會計數一次。往一個方向轉動時,計數增加,轉動方向改變時,計數減少。計數與角度感測器的初始位置有關。當初始化角度感測器時,它的計數值被設定為0,如果需要,你可以用編程把它重新復位。

基本介紹

  • 中文名:角度感測器
  • 外文名:angular transducer
  • 用途:檢測角度
  • 套用場合: 地理、民用、工業等
  • 套用舉例:吊車,吊架,收割機等
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概述

你可以很容易的測出位置和速度。當在機器人身上連線上輪子(或通過齒輪傳動來移動機器人)時,可以依據旋轉的角度和輪子圓周數來推斷機器人移動的距離。然後就可以把距離轉換成速度,你也可以用它除以所用時間。實際上,計算距離的基本方程式為:
角度感測器角度感測器
距離=速度×時間
由此可以得到:
速度=距離/時間

舉例

如果把角度感測器連線到馬達和輪子之間的任何一根傳動軸上,必須將正確的傳動比算入所讀的數據。舉一個有關計算的例子。在你的機器人身上,馬達以3:1的傳動比與主輪連線。角度感測器直接連線在馬達上。所以它與主動輪的傳動比也是3:1。也就是說,角度感測器轉三周,主動輪轉一周。角度感測器每旋轉一周計16個單位,所以16*3=48個增量相當於主動輪旋轉一周。我們需要知道齒輪的圓周來計算行進距離。幸運地是,每一個LEGO齒輪的輪胎上面都會標有自身的直徑。我們選擇了體積最大的有軸的輪子,直徑是81.6CM(樂高使用的是公制單位),因此它的周長是81.6×π=81.6×3.14≈256.22CM。已知量都有了:齒輪的運行距離由48除角度所記錄的增量然後再乘以256。我們總結一下。稱R為角度感測器的解析度(每旋轉一周計數值),G是角度感測器和齒輪之間的傳動比率。我們定義I為輪子旋轉一周角度感測器的增量。即:
I=G×R
在例子中,G為3,對於樂高角度感測器來說,R一直為16.因此,我們可以得到:
I=3×16=48
每旋轉一次,齒輪所經過的距離正是它的周長C,套用這個方程式,利用其直徑,你可以得出這個結論。
C=D×π
在我們的例子中:
C=81.6×3.14=256.22
最後一步是將感測器所記錄的數據-S轉換成輪子運動的距離-T,使用下面等式:
T=S×C/I
如果光電感測器讀取的數值為296,你可以計算出相應的距離:
T=296×256.22/48=1580 距離(T)的單位與輪子直徑單位是相同的.
無接觸角度感測器
無觸點角度感測器,又稱無接觸電位器,廣泛套用於工業自動化設備、工程機械、紡織機械、造紙印刷機械、石化設備、國防工業等自動控制設備的水平和旋轉角度的測量,也適用於拉絲機等作張力感測器。

方位角度感測器

?>方位角又稱地平經度,是在平面上量度物體之間的角度差的方法之一。感測器測量方位角是從某點的指北方向線起,依順時針方向到目標方向線之間的水平夾角,是一種兩面角,即午圈所在的平面與通過天體所在的地平經圈平面的夾角,以午圈所在的平面為起始面,按順時針方向度量。方位的度量亦可在地平圈上進行,以南點為起算點,由南點開始按順時針方向計量。方位的大小變化範圍為0°~360°,南點為0°,西點為90°,北點為180°,東點為270°。上述這種方位度量是在天文學中所用的方法。
方位角感測器在跟隨著軍事技術的發展,有著高科技作戰的性能。感測器測試系統的信息化是實現中國軍隊裝備現代化建設主要途徑,當務之急應該用高新技術提升老裝備的性能。這既是提升現有武器裝備的一個重要環節,又是最大限度地發揮現有裝備整體作戰效能的一個重要因素。我國現役的炮塔方位角系統中.老型號較多,大部分沒有配備自動檢測和錄取設備。炮塔方位角系統的各種參數的計算、數據的處理和上報大多數由人工進行,難以勝任複雜環境下快速、準確採集。為適應現代化炮塔方位角系統的要求,必須具有一套自動採集和分析能力的完整測試系統。

套用領域

在程式不僅僅會用到乘法和除法的數學運算,還有更多的需要多留心(有關內容我們將在第12章進行進一步的討論)。
使用角度感測器來控制你的輪子可以間接的發現障礙物。原理非常簡單:如果馬達運轉,而齒輪不轉,說明你的機器已經被障礙物給擋住了。此技術使用起來非常簡單,而且非常有效;唯一要求就是運動的輪子不能在地板上打滑(或者說打滑次數太多),否則你將無法檢測到障礙物。如果是一個空轉的齒輪連線到馬達上就可以避免這個問題,這個輪子不是由馬達驅動而是通過裝置的運動帶動它:在驅動輪旋轉的過程中,如果惰輪停止了,說明你碰到障礙物了。
角度感測器構造角度感測器構造
在許多情況下角度感測器是非常有用的:控制手臂,頭部和其它可移動部位的位置。值的注意的是,當運行速度太慢或太快時,RCX在精確的檢測和計數方面會受到影響。事實上,問題並不是出在RCX身上,而是它的作業系統,如果速度超出了其指定範圍,RCX就會丟失一些數據。Steve Baker用實驗證明過,轉速在每分鐘50到300轉之間是一個比較合適的範圍,在此之內不會有數據丟失的問題。然而,在低於12rpm或超過1400rpm的範圍內,就會有部分數據出現丟失的問題。而在12rpm至50rpm或者300rpm至1400rpm的範圍內時,RCX也偶會出現數據丟失的問題。
角度感測器在軍事上的套用
大家熟知的火炮是利用火藥燃氣壓力等能源拋射彈丸,口徑等於和大於20毫米的身管射擊武器。火炮通常由炮身和炮架兩大部分組成。早在1332年,中國的元朝就在部隊中裝備了最早的金屬身管火炮:青銅火銃。火炮通常由炮身和炮架兩大部分組成。火炮射擊時對炮床傾角的要求很高,利用角度感測器設計的數字式象限儀,可明顯提高校正炮床的速度,降低操作難度。
角度感測器是作為炮彈發射的準確性,穩定性提供最大的幫助。大家都知道火炮身管用來賦予彈丸初速和飛行方向,炮尾用來裝填炮彈,炮閂用以關閉炮膛,擊發炮彈。如今炮架由反後坐裝置、方向機、高低機、瞄準裝置、大架和運動體,角度感測器等組成,而反後坐裝置用以保證火炮發射炮彈後的復位,方向機和高低機用來保證火炮發射炮彈後復位,方向機和高低機用來操縱炮身變換方向和高低,瞄準裝置由角度感測器,瞄準具和瞄準鏡組成,用以裝定火炮射擊數據,實施瞄準射擊,大架和運動體用於射擊時支撐火炮,行軍時作為炮車。

套用場合

系列傾角,角度感測器,距離感測器,加速度感測器,以及測量方位用的數字羅盤,電子羅盤和陀螺儀已經廣泛的套用套用於石油,煤炭,鋼鐵,船舶,隧道,醫療設備,大壩,機械,物探儀器,地質,岩土,石油,礦山,管道,測斜導管,鐵路、港口、水利、高層建築,牆洞,礦井、隧道、船塢、抗滑樁和板樁,煤礦,動態衝擊實驗,地質,衛星GPS系統,風水,越野車,航海,實驗儀器,數字水平儀,醫療,機械調平,角度測量和監視,汽車,起重機械運動檢測,康復系統,生物工程系統,虛擬現實、現實放大,體育,慣性導航系統,人體姿態測量工業機械,機車陀螺儀,光纖,制導,平衡,導向,方向測量,動態跟蹤,捷聯,慣性,導航,方位角,角速度,速率,機械,爆轉,測量等行業。
典型套用場合:
- 地理: 山體滑坡,雪崩.
- 民用: 大壩,建築,橋樑,玩具,報警,運輸
- 工業:吊車,吊架,收割機,起重機,稱重系統的傾斜補償,瀝青機.鋪路機等。
- 火車:高速列車轉向架和客車車廂的傾斜測量
- 海事:縱傾和橫滾控制,油輪控制,天線位置控制。
- 鑽井:精確鑽井傾斜控制。
- 機械:傾斜控制,大型機械對準控制,彎曲控制,起重機
- 軍用:火炮和雷達調整,初始位置控制,導航系統,軍用著陸平台控制。

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