角度位移傳感器是利用角度變化來(lái)定位物體位置的電子元件。適用于汽車(chē)，工程機械，宇宙裝置、導彈、飛機雷達天線(xiàn)的伺服系統以及注塑機，木工機械，印刷機，電子尺，機器人，工程監測，電腦控制運動(dòng)器械等需要精確測量位移的場(chǎng)合。本文介紹角度位移傳感器原理及其應用實(shí)例。

角度位移傳感器原理

角度傳感器用來(lái)檢測角度的。它的身體中有一個(gè)孔，可以配合樂(lè )高的軸。當連結到RCX上時(shí)，軸每轉過(guò)1/16圈，角度傳感器就會(huì )計數一次。往一個(gè)方向轉動(dòng)時(shí)，計數增加，轉動(dòng)方向改變時(shí)，計數減少。計數與角度傳感器的初始位置有關(guān)。當初始化角度傳感器時(shí)，它的計數值被設置為0，如果需要，你可以用編程把它重新復位。

角度位移傳感器實(shí)例

如果把角度傳感器連接到馬達和輪子之間的任何一根傳動(dòng)軸上，必須將正確的傳動(dòng)比算入所讀的數據。舉一個(gè)有關(guān)計算的例子。在你的機器人身上，馬達以3:1的傳動(dòng)比與主輪連接。角度傳感器直接連接在馬達上。所以它與主動(dòng)輪的傳動(dòng)比也是3:1。也就是說(shuō)，角度傳感器轉三周，主動(dòng)輪轉一周。角度傳感器每旋轉一周計16個(gè)單位，所以16*3=48個(gè)增量相當于主動(dòng)輪旋轉一周?，F在，我們需要知道齒輪的圓周來(lái)計算行進(jìn)距離。幸運地是，每一個(gè)LEGO齒輪的輪胎上面都會(huì )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(lè )高使用的是公制單位)，因此它的周長(cháng)是81.6×π=81.6×3.14≈256.22CM?，F在已知量都有了：齒輪的運行距離由48除角度所記錄的增量然后再乘以256。我們總結一下。稱(chēng)R為角度傳感器的分辨率(每旋轉一周計數值)，G是角度傳感器和齒輪之間的傳動(dòng)比率。我們定義I為輪子旋轉一周角度傳感器的增量。即：

I=G×R

在例子中，G為3，對于樂(lè )高角度傳感器來(lái)說(shuō)，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(jīng)過(guò)的距離正是它的周長(cháng)C，應用這個(gè)方程式，利用其直徑，你可以得出這個(gè)結論。

C=D×π

在我們的例子中：

C=81.6×3.14=256.22

最后一步是將傳感器所記錄的數據-S轉換成輪子運動(dòng)的距離-T，使用下面等式：

T=S×C/I

如果光電傳感器讀取的數值為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.

角度位移傳感器實(shí)際上應用

使用角度傳感器來(lái)控制你的輪子可以間接的發(fā)現障礙物。原理非常簡(jiǎn)單：如果馬達 角度傳感器構造運轉，而齒輪不轉，說(shuō)明你的機器已經(jīng)被障礙物給擋住了。此技術(shù)使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單，而且非常有效;唯一要求就是運動(dòng)的輪子不能在地板上打滑(或者說(shuō)打滑次數太多)，否則你將無(wú)法檢測到障礙物。如果是一個(gè)空轉的齒輪連接到馬達上就可以避免這個(gè)問(wèn)題，這個(gè)輪子不是由馬達驅動(dòng)而是通過(guò)裝置的運動(dòng)帶動(dòng)它:在驅動(dòng)輪旋轉的過(guò)程中，如果惰輪停止了，說(shuō)明你碰到障礙物了。

在許多情況下角度傳感器是非常有用的：控制手臂，頭部和其它可移動(dòng)部位的位置。值的注意的是，當運行速度太慢或太快時(shí)，RCX在精確的檢測和計數方面會(huì )受到影響。事實(shí)上，問(wèn)題并不是出在RCX身上，而是它的操作系統，如果速度超出了其指定范圍，RCX就會(huì )丟失一些數據。Steve Baker用實(shí)驗證明過(guò)，轉速在每分鐘50到300轉之間是一個(gè)比較合適的范圍，在此之內不會(huì )有數據丟失的問(wèn)題。然而，在低于12rpm或超過(guò)1400rm的范圍內，就會(huì )有部分數據出現丟失的問(wèn)題。而在12rpm至50rpm或者300rpm至1400rpm的范圍內時(shí)，RCX也偶會(huì )出現數據丟失的問(wèn)題。

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