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

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

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

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。