【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于傳感器領域，尤其涉及一種位移傳感器系統。
技術介紹
1、物品的位移測量有多種方式，可按照接觸方式分為接觸式或非接觸式測量，其產品根據測量范圍、體積大小、成本高低、測量精度、接口方式、功能等差異有不同選擇。為了滿足日益變化的應用需求，急需一種功能完善、測量結果可靠、使用方便、適應性強、魯棒性強、低成本的傳感器。因此，基于激光技術的位移傳感器由于其非接觸方式、高精度、大范圍、體積小巧等獨特優點，得到了廣泛應用。
2、激光位移測量原理主要分有飛行時間測距、干涉測距和三角測距三種基本類型。飛行時間測距法，適用中長距離絕對測量，其測量精度一般；干涉法適用短距高精度的相對測量法，而三角測距屬于絕對測量法，其測量距離和精度介于前兩者之間，應用較廣。
3、但是，基于三角測量原理的激光位移傳感器，集機械、電子、光學、信號處理等眾多技術于一體，各環節的設計及各環節之間的交互對整機性能影響很大。現有的位移傳感器，基于不同的設計思路，導致加工難度，成本，結構復雜程度，結構尺寸，性能各不相同，無法同時滿足各個參數的要求，其一致性較差，影響傳感器技術的推廣應用。
4、基于以上，本申請提供了解決以上技術問題的技術方案。
技術實現思路
1、針對現有技術中位移傳感器難以同時實現高精度、測量范圍大、體積小巧、低成本的缺陷，本專利技術提供了一種位移傳感器系統，所述位移傳感器系統基于微控制單元mcu實現，包括以下結構：
2、發射模塊，激光光束由發射模塊出射，并
3、接收模塊，所述接收模塊用于接收由反射面出射的第一反射光束，記錄所述第一反射光束在接收模塊中的位置；
4、信號處理模塊，所述信號處理模塊用于根據第一反射光束在接收模塊中的位置變化計算所述被測物的位置。
5、在本專利技術的一個具體實施方式中，所述接收模塊用于接收由反射面出射的第一反射光束，記錄所述第一反射光束在接收模塊中的位置具體包括：
6、所述接收模塊中包括接收透鏡、光路修正模塊、接收圖像傳感器，所述第一反射光束通過所述接收透鏡聚焦至所述接收圖像傳感器上，光路修正模塊用于改變光路方向。
7、在本專利技術的一個具體實施方式中，所述接收圖像傳感器為線陣接收陣列，所述線陣接收陣列掃描、接收并采樣所述光路修正模塊反射出的第二反射光，并輸出第一模擬信號，所述第一模擬信號的波形與所述被測物的位移量在時域中一一對應；所述接收模塊中還包括光信號放大模塊，所述光信號放大模塊用于放大所述第一模擬信號，得到第一放大信號，將所述第一放大信號傳輸至所述信號處理模塊，所述信號處理模塊根據所述第一放大信號計算所述被測物的位移量。
8、在本專利技術的一個具體實施方式中，所述激光光束由發射模塊出射，并射向被測物具體包括：
9、所述發射模塊中包括發射激光管、發射透鏡，所述激光光束由所述發射激光管發出，并經過所述發射透鏡聚焦后照射至所述被測物的反射面；發射模塊中還包括調節裝置，所述調節裝置中包括發射支架和調節螺絲，所述發射支架用于支撐所述發射模塊，所述調節螺絲用于調節所述激光光束經所述發射透鏡聚焦后的焦點位置，所述激光光束的發射方向和聚焦位置的調節相互獨立。
10、在本專利技術的一個具體實施方式中，所述信號處理模塊中包括中央處理器，所述中央處理器中包括發射驅動模塊、接收驅動模塊和信號處理模塊，所述發射驅動模塊與發射模塊連接，用于驅動所述發射激光管發出激光光束；所述接收驅動模塊與接收模塊連接，用于向所述線陣接收管輸出時序信號，使所述線陣接收管根據所述時序信號和第一反射信號形成第一模擬信號。
11、在本專利技術的一個具體實施方式中，所述信號處理模塊中還包括按鍵模塊和保護模塊，用戶通過所述按鍵模塊輸入預設參數，所述保護電路模塊中包括過流保護電路、過壓保護電路、防反接保護電路、靜電保護電路和浪涌保護電路；
12、所述接收驅動模塊中包括數字輸出電路、模擬輸出電路、輸出驅動電路和顯示模塊，所述顯示模塊用于顯示經所述信號處理模塊計算得到的位移量數據。
13、在本專利技術的一個具體實施方式中，發射驅動模塊中包括反饋接收管pd、第一運算放大器u1b、第二運算放大器u1a、第一濾波電容c1、第二濾波電容c2、采樣電阻和運放控制電阻，所述反饋接收管pd接收設定的發射光強數據，所述發射光強數據經過第一運算放大器u1b、第二運算放大器u1a放大、再經第一濾波電容c1、第二濾波電容c2濾波后，結合第一控制信號ld-ctrl、第二控制信號ld-on，控制所述發射激光管發出特定激光光束。
14、在本專利技術的一個具體實施方式中，所述第一運算放大器u1b與第一濾波電容c1并聯，所述第二運算放大器u1a與第二濾波電容c2并聯，所述第一濾波電容c1與第二濾波電容c2串聯；所述發射驅動模塊、過流保護電路、過壓保護電路均串聯，所述過流保護電路中包括串聯的電流控制三極管q1和電流保護電阻，所述過壓保護電路中包括電壓控制三極管q2、電壓保護電阻和鉗位二極管d3，所述電壓控制三極管q2與鉗位二極管d3串聯，并于所述電壓保護電阻并聯，所述鉗位二極管正極接地，負極連接發光二極管ld。
15、在本專利技術的一個具體實施方式中，所述中央處理器還連接有輸出模塊，所述輸出模塊用于輸出電流值或電壓值，所述輸出模塊中包括：第三運算放大器u1c、模擬開關s1、輸出驅動電路、電壓輸出電路和電流輸出電路，由模擬開關s1控制導通電壓輸出電路或電流輸出電路，所述電壓輸出電路中包括相互串聯的第四運算放大器u1d和輸出三極管q5，所述電流輸出電路包括相互串聯的第一運算放大器u1b、限流電阻r4和三極管q3，所述三極管q3的發射極與第一運算放大器u1b的反向輸入端接地。
16、在本專利技術的一個具體實施方式中，所述中央處理器還包括輸出模式切換電路，所述輸出模式切換電路包括pnp輸出電路和npn輸出電路，所述輸出電路分別與pnp輸出電路、npn輸出電路串聯，通過所述預設參數選擇npn輸出模式或pnp輸出模式。
17、本專利技術能夠帶來以下至少一種有益效果：本專利技術提出了一種位移傳感器系統，所述位移傳感器系統基于微控制單元mcu實現，激光光束由發射模塊出射，并射向被測物，所述被測物的反射面接收并反射所述激光光束；接收模塊接收由反射面出射的第一反射光束，記錄所述第一反射光束在接收模塊中的位置；信號處理模塊根據第一反射光束在接收模塊中的位置變化計算所述被測物的位置，該位移傳感器系統利用激光的平行、單色、亮度集中等特點，基于微控制單元mcu實現了高集成度的高精度位移測量，該位移傳感器系統實現簡單，體積小巧、成本低、測量范圍大；此外，本專利技術提出的位移傳感器系統能夠根據用戶需求選擇多種不同的個性化數據輸出，適用性更高。
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1.一種位移傳感器系統，所述位移傳感器系統基于微控制單元MCU實現，其特征在于，包括以下結構：
2.根據權利要求1所述的位移傳感器系統，其特征在于，所述接收模塊用于接收由反射面出射的第一反射光束，記錄所述第一反射光束在接收模塊中的位置具體包括：
3.根據權利要求2所述的位移傳感器系統，其特征在于，所述接收圖像傳感器為線陣接收陣列，所述線陣接收陣列掃描、接收并采樣所述光路修正模塊反射出的第二反射光，并輸出第一模擬信號，所述第一模擬信號的波形與所述被測物的位移量在時域中一一對應；所述接收模塊中還包括光信號放大模塊，所述光信號放大模塊用于放大所述第一模擬信號，得到第一放大信號，將所述第一放大信號傳輸至所述信號處理模塊，所述信號處理模塊根據所述第一放大信號計算所述被測物的位移量。
4.根據權利要求3所述的位移傳感器系統，其特征在于，所述激光光束由發射模塊出射，并射向被測物具體包括：
5.根據權利要求4所述的位移傳感器系統，其特征在于，所述信號處理模塊中包括中央處理器，所述中央處理器中包括發射驅動模塊、接收驅動模塊和信號處理模塊，所述發射驅動
6.根據權利要求5所述的位移傳感器系統，其特征在于，所述信號處理模塊中還包括按鍵模塊和保護模塊，用戶通過所述按鍵模塊輸入預設參數，所述保護電路模塊中包括過流保護電路、過壓保護電路、防反接保護電路、靜電保護電路和浪涌保護電路；
7.根據權利要求6所述的位移傳感器系統，其特征在于，發射驅動模塊中包括反饋接收管、第一運算放大器、第二運算放大器、第一濾波電容、第二濾波電容、采樣電阻和運放控制電阻，所述反饋接收管接收設定的發射光強數據，所述發射光強數據經過第一運算放大器、第二運算放大器放大、再經第一濾波電容、第二濾波電容濾波后，結合第一控制信號、第二控制信號，控制所述發射激光管發出特定激光光束。
8.根據權利要求7所述的位移傳感器系統，其特征在于，所述第一運算放大器與第一濾波電容并聯，所述第二運算放大器與第二濾波電容并聯，所述第一濾波電容與第二濾波電容串聯；所述發射驅動模塊、過流保護電路、過壓保護電路均串聯，所述過流保護電路中包括串聯的電流控制三極管和電流保護電阻，所述過壓保護電路中包括電壓控制三極管、電壓保護電阻和鉗位二極管，所述電壓控制三極管與鉗位二極管串聯，并于所述電壓保護電阻并聯，所述鉗位二極管正極接地，負極連接發光二極管。
9.根據權利要求5所述的位移傳感器系統，其特征在于，所述中央處理器還連接有輸出模塊，所述輸出模塊用于輸出電流值或電壓值，所述輸出模塊中包括：第三運算放大器、模擬開關、輸出驅動電路、電壓輸出電路和電流輸出電路，由模擬開關控制導通電壓輸出電路或電流輸出電路，所述電壓輸出電路中包括相互串聯的第四運算放大器和輸出三極管，所述電流輸出電路包括相互串聯的第一運算放大器、限流電阻和三極管，所述三極管的發射極與第一運算放大器的反向輸入端接地。
10.根據權利要求6所述的位移傳感器系統，其特征在于，所述中央處理器還包括輸出模式切換電路，所述輸出模式切換電路包括PNP輸出電路和NPN輸出電路，所述輸出電路分別與PNP輸出電路、NPN輸出電路串聯，通過所述預設參數選擇NPN輸出模式或PNP輸出模式。
...【技術特征摘要】
1.一種位移傳感器系統，所述位移傳感器系統基于微控制單元mcu實現，其特征在于，包括以下結構：
2.根據權利要求1所述的位移傳感器系統，其特征在于，所述接收模塊用于接收由反射面出射的第一反射光束，記錄所述第一反射光束在接收模塊中的位置具體包括：
3.根據權利要求2所述的位移傳感器系統，其特征在于，所述接收圖像傳感器為線陣接收陣列，所述線陣接收陣列掃描、接收并采樣所述光路修正模塊反射出的第二反射光，并輸出第一模擬信號，所述第一模擬信號的波形與所述被測物的位移量在時域中一一對應；所述接收模塊中還包括光信號放大模塊，所述光信號放大模塊用于放大所述第一模擬信號，得到第一放大信號，將所述第一放大信號傳輸至所述信號處理模塊，所述信號處理模塊根據所述第一放大信號計算所述被測物的位移量。
4.根據權利要求3所述的位移傳感器系統，其特征在于，所述激光光束由發射模塊出射，并射向被測物具體包括：
5.根據權利要求4所述的位移傳感器系統，其特征在于，所述信號處理模塊中包括中央處理器，所述中央處理器中包括發射驅動模塊、接收驅動模塊和信號處理模塊，所述發射驅動模塊與發射模塊連接，用于驅動所述發射激光管發出激光光束；所述接收驅動模塊與接收模塊連接，用于向所述線陣接收管輸出時序信號，使所述線陣接收管根據所述時序信號和第一反射信號形成第一模擬信號。
6.根據權利要求5所述的位移傳感器系統，其特征在于，所述信號處理模塊中還包括按鍵模塊和保護模塊，用戶通過所述按鍵模塊輸入預設參數，所述保護電路模塊中包括過流保護電路、過壓保護電路、防反接保護電路、靜電保護電路和浪涌保護電路；
7.根據權利要求6所述的位移傳感器系統，其特征在于，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張心怡，張碎紅，劉迎亮，
申請(專利權)人：上海長江汲智傳感技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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