平面度测量仪的设计

　　1引言

　　在汽车变速器后盖、中间轴后盖、倒档孔侧盖均的平面度测量中,过去采用将塞尺塞进制件与校准件之间,检测最大能塞进的塞尺厚度。这就需要操做者多检测几个方向,多测几次,因而引进了人为误差,测量精度低而且工作节拍慢。

　　为了解决这个问题,提高测量精度,设计了以单片机测量系统为核心的平面度测量仪。

　　2系统的总体结构

　　该测量系统由测量仪和检具组成。测量仪的总体结构如图l所示。该测量仪由传感器、前置放大电路、单片机测量系统、电源电路部分组成。为了准确测量参数,采用电感式传感器将被测参数—位移变化转换成电信号,放大电路将这一信号放大至所需的数量级。所选电感式传感器的测量精度可达0.03μm,线性范围3mm。将传感器安装在与制件测量面平行的检具上,传感器可以在测量面上方的槽内平行移动,调整好传感器位置后,按下开始测量按钮,单片机系统开始采样。取传感器的当前值为AO,平移传感器,采样传感器输出值Al,比较A0与Al大小。将大值放人RZ单元存储,小值放入Rl单元存储。继续采样、比较、存储。测量完后,按下停止测量按钮,停止采样。计算R2一Rl所得的差X即为平面度。最后再由LED数码模块显示输出。

　　3硬件设计

　　3.1电源电路

　　电源采用开关电源,提供5V电源一组,供给放大电路使用,提供+5V电源一组,供单片机系统使用。开关电源本身具有很强的抗干扰性,可保证整个电路可靠工作。由于测量的信号可能是负值,因此放大电路中运算放大器需要双电源。故采用5V电源供电。单片机系统工作电压为5V,输出的显示电路由3块LED数码显示模块组成,因此单独设置一组+5V电源带动单片机系统。测量的结果以电压信号输人到单片机系统,所以把两组电源共地。

　　3.2放大电路

　　放大电路把传感器采集的信号放大成所需要的电压信号,才能进一步处理。这部分性能的好坏直接关系到测量的稳定性、准确性。

　　3.2.1调制解调

　　用电感传感器测量电压信号的变化来反应被测工件尺寸的变化。测量信号是由传感器中的电感阻抗变化而产生的电压变化,它属于缓变信号,这种电压信号很微小,在几百微伏到几毫伏之间,容易受到干扰,必须进行前置放大。对于这种信号的处理,经常采用载波,然后放大,再检波,也就是调制解调技术。这是电子技术中经常使用的一种方法。

　　这种调制解调技术,通过把直流缓变信号变为相对高频的信号后放大,再还原为直流信号,与直接放大缓变信号相比,不仅解决了放大电路的零点漂移问题,而且提高了信号的抗干扰性及电路的稳定性。