電流尺波形研究

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姓名

林志全(Chih-Chuan Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

電流尺波形研究
(Wave form Research of Electrical Linear Encoder)

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摘要(中)

電流尺的概念來自於右手定則—導線上的電流產生環狀磁場，利用這種電流尺電路以S形走線，排列成電流尺的線路，量測其所產生的磁場分佈做線性編碼，特性類似磁性尺，卻擁有更佳的性能與精度。本論文內容主要設計一個電流尺的量測實驗平台，使用新一代GMR作磁場量測，以UDS系統作為開發主軸。驅動裝置方面設計使用線性馬達機台，並以光學尺提供一組精度達5 的線性位移參考數據。電路方面由DSP主控，配合週邊類比數位轉換、FPGA設計、磁場量測等電路，成為電流尺系統實驗平台，發展以低成本、高精度的新一代線性尺，並針對電流尺所產生的波形模擬、分析、量測與討論，提供日後進一步發展電流尺編碼參考。

摘要(英)

The new type of Linear Encoder. The new encoder decrease the disadvantage of other linear encoder. We use new sensor to sense the magnetic field which is generated by PCB. This paper research the wave form of Electrical Linear Encoder. Hope to find the most fit of PCB and MR sensors to get the best signal to encode.

關鍵字(中)

★ 電流尺
★ 磁組
★ 波形

關鍵字(英)

★ Electrical Linear Encoder
★ MR

論文目次

論文摘要 2
致謝 3
目錄 4
圖目 8
表目 11
第一章序論 12
1.1 前言 12
1.2 研究動機 14
1.3 論文架構說明 15
第二章實驗系統架構規劃與設計 16
2.1 系統架構規劃 16
2.2 系統設計 18
2.2.1 感測系統 18
2.1.2 UDS系統 23
2.1.2.1 DSP模組 24
2.1.2.2 FPGA模組 26
2.1.2.3 AD/DA模組 28
2.1.2.4 電流尺UDS模組 28
2.1.2.5 8051模組 28
2.2.3 驅動系統 29
2.2.3.1 機台 30
2.2.3.2 線性馬達 34
2.2.3.3 馬達驅動器 36
2.2.3.4 光學尺 36
2.2.3.5 馬達伺服控制 37
2.2.3.6 PC監控系統 38
第三章磁阻原理與功能 40
3.1 磁阻量測簡介 40
3.1.1 磁阻原理 40
3.1.2 量測原理 41
3.1.3 電流尺磁場基本觀念 42
3.2 磁阻 SET/RESET 43
3.2.1 SET/RESET控制 43
3.2.2 SET pulse測試 44
3.2.3 RESET pulse測試 45
3.3 磁阻 OFFSET 46
第四章影響波形因素分析 47
4.1 波形外觀 48
4.1.1 量測距離 49
4.1.2 走線寬度與密度影響 53
4.1.3 移動速度的影響 53
4.2 相差90度誤差 54
4.3 振幅差異 54
4.4 中心偏移 55
第五章實驗量測與討論 57
5.1 波形外觀 57
5.1.1 不穩定速度 57
5.1.2 不同速度比較 57
5.1.3 不同走線波形比較 59
5.1.2.1 10mil-10mil 59
5.1.2.2 8mil-8mil 60
5.1.2.1 5mil-8mil 62
5.1.2.4 5mil-5mil 63
5.2 相差90度 65
5.2.1 相差測試一 66
5.2.2 相位差測試二 67
5.3 波形偏移 68
5.4 中心飄移穩定與殘磁影響 69
5.4.1 中心飄移現象 69
5.4.2 殘磁量測 69
5.5 FFT分析 72
第六張結論與未來展望 74
6.1 結論 74
6.2 未來展望 75
參考文獻 77
附錄機構設計圖 79
底座(尺寸圖) 79
底座(孔位圖一) 80
底座(孔位圖二) 81
滑動平台(尺寸圖) 83
滑動平台(孔位圖一) 84
滑動平台(孔位圖二) 85
線性馬達連接片 86
光學尺連接片 87
MR固定架 88
光學尺固定座 89
感測頭座 90
極限檔塊 91

參考文獻

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2. Stephen Holle, Technology 80 Inc.,“Incremental Encoder Basics”, April 1990
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5. Honeywell GMR specification,
http://www.ssec.honeywell.com/
6. Copley Motor driver specification,
http://www.copleycontrols.com/
7. Trilogy Linear Motor specification,
http://www.trilogysystems.com/
8. National Semiconductor Amplifiers specification
http://www.national.com/
9. Protel, Protel 99 SE design handbook
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11. Walter G. Jung,”IC Op-Amp Cookbook 2nd ed.”
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13. Samir Palnitkar編著,黃英叡黃稚存張銓淵江文啟編譯”Verilog硬體描述語言”，全華科技，1996
14. 蔡仲凱陳正凱雷穎傑編著，“C++ Builder 5設計程式入門手冊”，金禾資訊股份有限公司出版
15. 陳周造陳燦煌編著，”C++ Builder 5測底研究”，博碩文化出版，2000
16. 許溢逅編譯，線性驅動技術極其應用，文笙書局，1995
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18. 游志榮編著，”磁性編碼器磁環充磁機原型設計、製作及測試”，國立中央大學機械工程研究所碩士論文，1996
19. 賴坤奇編著，”磁性編碼器原型製作、測試”，國立中央大學機械工程研究所碩士論文，1998
20. 王以真編著，”實用磁路設計”，金華科技圖書，1995
21. 村上孝一著，賴耿陽編譯，” 磁性應用工學”，復文書局

指導教授

江士標(Shyh-Biau Jiang)

審核日期

2003-7-8

推文