基于FPGA和单片机的光栅转矩传感器的研究

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基于FPGA和单片机的光栅转矩传感器的研究

" ?1 }$ V2 P8 D9 E% B6 Y2 [摘要
转矩的测量对各种机械产品的研究开发、测试分析、质量检验、安全和优化控制等工作有重要的意义。现有的转矩传感器- -般结构复杂， 制造安装困难。本文介绍了一种结构简单，测量精度高的新型转矩传感器一基于 FPGA和单片机的光栅转矩传感器。
/ V9 Q" p" w8 w$ v" t  ]* \
" t, j6 H+ j/ \本文主要工作包括:
& X& M1 n$ z% O! d/ E# A- _+ S1、介绍了当前转矩传感器的发展现状，分析了各种类型转矩传感器的特点和存在的不足。
* F6 x! Z3 p# k: \  t2、介绍了光栅转矩传感器的工作原理,将光栅输出的光电信号转换成矩形波信号,通过分析旋转轴的各种运动对光电输出信号的影响，得知两路矩形波信号的相位与扭转角的关系，从而得到系统测量方案，并推导出具体的测量计算公式。
3、构建了系统实验平台，主要由被测量主轴、光栅对机构、光电装置座三个部分构成。
4、基于现场可编程门阵列(FPGA)和单片机，完成系统硬件电路及软件设计。
- i& Y0 n$ T" R. a* w! G5、根据动态测量数据的时变性、随机性、相关性和动态性等，研究了动态测量数据的处理方法。
4 t4 |. B* H+ G" h8 A7 z: o: f6、对系统调试和实验。采取先对各个单元模块独立调试与实验的方法，对每个单元电路的性能进行分析处理，然后进行联合调试与实验，并对传感器进行标定。
7、对系统误差进行分析，并提出了改进措施。

6 T6 Q, G- S5 W关键词:光栅转矩传感器，相位差，FPGA， 单片机

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