18

5仿真实现 19

5.1 PROTEUS仿真软件与Keil软件的简介 19

5.2各功能的仿真调试及结果分析 20

结束语 23

参考文献 24

致谢 25

1引言

传统的电子测量仪器受到了时代的发展和微电子技术、计算机技术等现代科技发展所带来的性影响。通常的测试仪表和控制设备被较先进的智能仪表给代替了,传统仪器的功能性,准确性和自动化设置等方面产生了巨大变化,各类智能仪表的涌现,使得实验的科学性和应用工程的自动化水平获得了明显的改进。

引进电脑仪器,它可以解决的问题是多方面的,一般能达到如下一些特点:①自动快速检测参数;②自动校正各种类型的测量误差;③自动切换量程;④数字滤波功能;⑤控制和报警;⑥输出数据的形成;⑦自诊断功能;⑧断电保护功能。

本设计选用了电容式位移传感器,因为其精度高,体积小,价格低,环境适应性强,机电一体化等优势,使得它在工程领域被使用得越来越普遍了。在国内的项目是以电子数显卡尺的方式去应用的,这样可以很好地对位移进行检测。通过一个由电容式传感器和AT89S52单片机组成的智能检测系统,结合一个LCD显示器和一个PC上位机,就可以对结果进行实时仿真和智能控制了。

2 位移检测系统的原理

2.1传感器的选择及原理

2.1.1传感器的选择

位移包括线性位移和角位移。在工程中需要大量的位移检测,主要有如功率,速度,加速度,流量等参数。

位移是矢量,它不仅有大小,且还有方向。在实际测量中,应使两个方向一致,这样才会是比较满意的测量结果。如果两个方向上不重合,测量结果就会有较大的误差。

具体测量时,需要根据不同的测量对象,灵活地选择测量点、方向和系统。所述的位移测量系统是由位移传感器、单片机和显示器等元器件组成的。其中位移传感器的选择是否合适是本设计的关键。论文网

在本次毕业设计中采用的是容栅式电容位移传感器,其具有许多优点,如精度高,体积小,价格低,环境适应性强,机电一体化等。正是因为它的许多优点,使得它在很多领域都发挥了不可替代的作用。

2.1.2电容传感器的原理 

电容位移传感器用于动态响应和测量高精度的线性位移值。它的特点是适用于非接触测量、结构简单、动态响应速度快。而且因为有多极电容和平均效应,所以它的灵敏度高、抗干扰能力强以及它对栅极刻制和安装精度的要求不高。容栅式传感器通常不会做成平板式,由于它对移动极板的平行度要求极高,微微倾斜则会使极距发生变化,这样就会影响测量精度。一般情况下,容栅位移传感器会制成圆柱形电容式线位移传感器。其结构原理图如图2.1所示:

柱状圆容栅位移传感器结构原理图

图2.1柱状圆容栅位移传感器结构原理图

物理学得知,电容位移传感器它的两极板形状,尺寸,相互位置和电介质介电常数与其电容量有确定的函数关系。以平行板电容器作为例子,当不考虑边缘电场的影响的时候,电容值Ct=ε0εrS/d。其中Ct是两板之间的电容,F;ε0是真空介电常数为8.854×10-12F/m,空气的介电常数与真空近似;εr 是极板之间的介质的相对介电常数;S为极板的有效面积,m2;d为两板之间的间距,m。平行极板电容器如图2.2所示:

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