使用电位计测量角度是一个好主意吗?


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我想使用arduino测量铰链上两个元素之间的角度。我可以使用旋转电位器吗?

如果我在两个边缘位置(0和90度)进行读数,我是否可以假定电阻将在这些位置之间线性变化?


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请确保您使用的是线性电位器,而不是对数的..
m.Alin

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@ m.Alin,这是您摆脱了有人必须学会应付编码来解决问题的机会!想一想完美的学习练习。
2011年

@ m.Alin-琐碎的事...
stevenvh 2011年

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值得注意的是,普通电位计的使用寿命非常有限,因此,如果这是为了始终保持机械臂运动,则建议使用光学旋转编码器。
stevenvh 2011年

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@stevenvh那是一个比我十几岁学习电子产品时遇到的要了解得多的店主。
2011年

Answers:


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在将轴连接到可连续旋转的锅之前,我必须这样做。那是一个普通的锅,两个刮水器分开1/2圈。

我发现这个锅是合理的线性的,但是对于我们想要做的却不够好。我添加了一个校准程序,最后进行了分段线性查找。如果我还记得那个锅和我们想要的精度,那么每20度左右的校准点似乎就足够了。一旦校准,任何一个锅都保持漂亮的一致性。我敢肯定,随着时间的流逝,它们会磨损得更多,并且需要重新校准,但是最初一次校准就很好地调整了系统,使其可以出厂。当确实已经计划执行其他维护时,我们会定期指定校准。

长期使用锅可能不是衡量角度的好方法,除非您在少量使用后定期重新校准。刮水器在滑块上摩擦,最终使材料磨损并改变电阻。

如果需要长期的一致性,请购买旋转编码器。


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这是一个有趣的磁性编码器:austriamicrosystems.com/eng/Products/Magnetic-Encoders/…一位同事使用了它,并告诉我它运作良好。
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用锅作为传感器存在两个问题。

  1. 刮水器沿轨道刮擦时,刮水器会产生电气噪声。
  2. 电位计是一个相当高的阻抗传感器,因此,如果信号线较长,则信号线会吸收噪声。
  3. 如果使用ADC采样电位计,由于ADC的采样和保持电容器,那么高阻抗也会引起问题。

可以通过在抽头和地面之间的小电容简单地解决电噪声问题。大约10nF就足够了。值越大越好,但会限制信号摆动的速率。

添加单位增益运算放大器意味着您可以沿较长的导线驱动信号。它还将信号很好地驱动到ADC的采样和保持电容器中,从而获得了良好的无噪声读数。

在此处输入图片说明


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如果线性锥度旋转电位计可提供所需的线性度,则是可行的方法。您可能需要顶部根据实验来确定,具体取决于您选择的电位计。设计为用作角度传感器的高端电位器具有严格的线性度规格,而低端电位器则没有。

取决于您的应用,物理方向,准确性需求和预算;您也可以考虑使用光轴编码器或测斜仪。

编辑以将此链接添加到电位器线性度信息上


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电阻也会随着温度的变化而变化,这意味着即使在开始时,即使经过校准也可能会怀疑精度。

例如,如果零欧姆是0度,而1M欧姆是90度,那会影响电流,并且随后会在该电阻上耗散功率(串联一些电阻是我想的好主意),如果我想像中的设计。


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大多数电位计是3端子,2个端子跨整个电阻,一个在抽头的中间。这意味着您需要连接前两个端子的电源并测量抽头的输出电压。
Kortuk 2011年

但是,@ Kortuk仍然会在抽头和电源端子之间增加局部加热。我从不担心这种错误来源。
tyblu 2011年

@tyblu,设计良好的电路不会从抽头汲取任何大量电流。因此,任何加热都沿锅的整个电阻均匀。因此,即使电阻因自热而发生变化,电压输出仍能很好地保持比例。
2011年

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正确的角度测量装置称为旋转编码器。有两种,绝对的或增量的。增量编码器输出轴上的角度增量,并用于测量角运动。绝对编码器输出轴上的实际位置,并用于测量绝对角度。

壶可以用于此,但前提是您不需要很高的精度。电位计电阻会产生热漂移,电阻也会随着磨损而漂移,变脏等。仅是电位计和查找表需要不断进行重新校准,除非您只想知道铰链是打开还是关闭。如果是这样的话,一个带有适当长度轴的简单按钮就可以正常工作。如果需要实际测量角度,请使用旋转编码器。


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它是一个完全的禁忌...我尝试将一个机器人用于平衡机器人,将其连接到一个轻摆上,但不幸失败了。由于摩擦有一定的滞后时间,并且灵敏度不够,我强烈建议使用陀螺仪。一个非常便宜的替代方法是使用WiiMotion Plus($ 10- $ 15)


锅没有滞后。当刮水器移动时,电阻立即改变。由于电路中的低通滤波,可能会有延迟。死区也可能很小,但是大多数锅都非常“紧”,因为轴的小旋转确实会导致刮水器运动。
奥林·拉斯罗普

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滞后,我的意思是物理滞后(由于摩擦),而不是电气滞后!
鲁平

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什么身体上的滞后?大多数锅上的刮水器都与轴紧密连接。当轴转动时,刮水器移动。为了以后移动,它必须变形很大。那样行不通。而且,摩擦力是轴旋转的阻力,但不会引起滞后。摩擦与时间无关。
奥林·拉斯罗普

@OLin,只是一种猜测,但是从应用的描述来看,Rupin可谈论的静摩擦力是收到的轴移动,以克服在所有。如果您期望平稳的运动和测量,这将导致抖动的运动,可以称为“滞后”。
wjl 2011年

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@wjl:也许,但这是一个系统问题,不是锅固有的问题。OP希望测量两个铰链之间的角度。将锅连接到铰链时,它可能会在很小的作用力下阻止铰链移动。但是,如果铰链移动,则锅将移动,因此也将测量角度而不会滞后。OP要求进行角度测量,而不是由于某些力而改变角度。
奥林·拉斯罗普

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这取决于您测量1度电阻的精确度。电位计直径越大,分辨率越高。


电位器是模拟的。不管直径如何,任何碳阻履带类型都会与位置成比例地变化。线绕型可能会显示出离散的阶跃,但较大的直径可能会带来更高的功率,并且会使用较大直径的线,并且会遇到与较小的线相同的问题。
晶体管
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