Краткое описание электронной части датчика
В основе исследуемого в работе датчика линейных перемещений лежит фотоприёмник ToshibaTCD1304, который представляет собой прибор с зарядовой связью, обеспечивающий возможности его применения в спектральной технике, либо в качестве датчика линейного перемещения. Внешний вид фотоприёмника приведён на рис. 1.
Рис. 1. Внешний вид фотоприёмника TCD1304
Технические характеристики фотоприёмника следующие:
| Количество точек | |
| Размер одной точки, мкм | 8 х 200 |
| Рабочий диапазон температур, °С | от минус 25 до плюс 60 |
| Спектральный диапазон чувствительности (для уровня сигнала более 20% от максимального), нм | от 400 до 900 |
| Габариты, мм | 41,6х9,65х3,22 |
| Длина чувствительного слоя, мм | 29,1 (8 мкм х 3648 точек) |
| Вес, г | 3,5 |
Как видно из характеристик, дискретность снятия отсчётов при применении линейки в качестве позиционно-чувствительного датчика составляет 8 мкм. Выход фотоприёмника – аналоговый видеосигнал, поэтому для цифровой обработки и передачи информации необходимо применение аналого-цифрового преобразователя. Существуют специализированные измерительные быстродействующие АЦП, предназначенные для обработки сигналов с ПЗС-приёмников. Один из таких АЦП – AD9826 (производитель – AnalogDevices). Он обладает разрядностью 16 бит и предназначен для обработки видеосигналов по трём каналам (в случае применения ПЗС-линейки используется один канал). Результаты преобразования сигнала АЦП способен помещать в буферную память, откуда впоследствии данные могут быть переданы для обработки в контроллер или на ПК. Для управления ПЗС и АЦП, а также для связи с ПК посредством порта USB, применён контроллер LPC1754 (производитель – NXP), т.к. он обладает достаточным быстродействием и достаточным количеством портов ввода/вывода для обеспечения задач управления ПЗС и АЦП.
В качестве источника излучения применён светодиод, причём в отличие от электронной схемы для фотоприёмника Мультискан, в данной схеме не требуется стабилизация потока излучения светодиода, т.к. каждая точка фотоприёмника опрашивается последовательно и результаты опроса следуют последовательно в виде видеосигнала.
Принципиальная схема реализации позиционно-чувствительного датчика приведена на рис. 2.
Рис. 2. Схема принципиальная датчика линейных перемещений
Шток измерительный перемещается на расстояние, которое также проходит фотоприёмник относительно изображения щели, подсвеченной светодиодом и спроецированной на фоточувствительную поверхность линзой. Сигнал с фотоприёмника поступает в контроллер, преобразуется в цифровой вид и передаётся на ПК для дальнейшей обработки.