С помощью датчиков положения можно бесконтактным способом дистанционно регистрировать процессы перемещения и управлять ими. Пример применения такого датчика показан на рисунок 4.17. Например, нужно зарегистрировать изменение положения какого-либо механизма в процессе работы. Для этого на нем в характерном месте устанавливают светодиод (излучатель). Излучение этого светодиода с помощью отображающей оптики (например, линзы) фокусируется на датчике положения.
Рисунок 4.17 – Схема устройства для регистрации изменения положения механизма в процессе работы
В принципе такой датчик состоит из удлиненного p/n-диода с двумя выходными электродами с одной стороны и одним электродом с противоположной стороны (рисунок 4.18). При неработающем механизме отображающая оптика юстируется таким образом, чтобы на обе части светодиода попадало излучение одинаковой интенсивности. Как только светодиод начинает перемешаться из-за вибраций механизма, интенсивность перераспределяется и нарушается равенство токов I аи I в. В итоге разность Д= I а -I в оказывается мерой уровня вибрации механизма, которую можно оценивать при разных режимах работы.
|
|
Рисунок 4.18 – Структура датчика положения: подложка из высокочистого кремния является областью с собственной проводимостью
Линейность измерения положения означает отклонение выходного сигнала от номинального значения (в процентах) при линейном смешении по всей длине датчика (в данном случае 30 мм).
При обработке сигналов датчика, формируется отношение разности отдельных сигналов к их сумме. Достоинство этого метода заключается в том, что при этом исключается влияние на точность измерения таких факторов, как изменение мощности излучения светодиода или изменение чувствительности детектора. Во избежание искажения результатов измерений из-за дрейфа нуля или других подобных причин в качестве операционных усилителей 1...4 необходимо использовать интегральные схемы, отвечающие высоким требованиям к качеству обработки сигнала.
Типичными примерами применения оптических датчиков положения являются измерения протяженных объектов (например, туннелей, зданий, конструкций) с помощью луча лазера, направляемого на датчик. Отклонение луча от центра датчика вследствие перемещении или вибраций может быть измерено с большой точностью.
Двухкоордннатное измерение положения добавляет еще одну степень свободы при определении положения или размещении (позиционировании) объекта. Датчик этого типа состоит из активной поверхности в форме квадрата, на каждой стороне которого имеется по электроду. Противоположные электроды предназначены соответственно для определения смещений по осям X и Y.
|
|
Линейность ХУ-позиционирования показана на рисунок 4.19. Она представляет собой меру точности определения положения. Область применения датчиков этого типа в принципе та же, что и у линейных.
Рисунок 4.19 – Типичная линейность измерения положения