FastBond-工业机器人-机器人关节角度测量

内容介绍

一．项目介绍

本项目用做机械臂的角度采集，使用ada4571磁场编码器芯片采集角度，使用max8510作为编码器的供电，使用arduino作为mcu处理编码器角度信息。

二.芯片介绍

(1).ada4571磁场编码器

ADA4571是一款各向异性磁阻(AMR)传感器，集成了信号调理放大器和ADC驱动器。 ADA4571产生两路模拟输出，指示周围磁场的角位置。

ADA4571在一个封装内集成两个芯片，即一个AMR传感器和一个固定增益（标称值G = 40）仪表放大器。 ADA4571可提供有关旋转磁场角度的干净且经过放大的余弦和正弦输出信号。输出电压范围与电源电压成比例。

传感器含有两个互成45°角的惠斯登电桥。 x-y传感器平面的旋转磁场提供两路正弦输出去信号，且传感器与磁场方向的角度(α)频率翻倍。在x-y平面的均质场内，输出信号与z方向（气隙）的物理位置无关。

芯片特性：

180°角度高精度
最大角误差为0.5°
模拟正弦和余弦输出
比例输出电压
热漂移与寿命漂移小
可驱动SAR或Σ-Δ型模数转换器(ADC)
磁阻(MR)电桥温度补偿模式
温度范围：−40°C至+150°C
EMI抗扰性
故障诊断
VDD 范围：2.7 V至5.5 V
最小相位延迟
通过汽车应用认证
采用8引脚SOIC封装

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(2).max8510

项目采用MAX8510的原因是它拥有超低噪声，低dropout (LDO)线性稳压器的设计提供可达120mA连续输出电流。MAX8511不需要旁路电容，因此实现最小的PC板面积。MAX8512的输出电压可通过外部分压器调节。MAX8510/MAX8511可预置在1.5V至4.5V范围内的各种电压。

Max8510有很广的适用范围，比如移动电话和无绳电话，PDA和掌上电脑，基站，蓝牙便携式收音机及配件，无线局域网，数码相机，个人音响，便携式和电池供电设备等等。

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如果使用可调版本的话，通过官方的芯片手册所提供的等式，也很容易算出分阻器的阻值配置。

三.软件程序介绍

通过两个引脚采集sin和cos角度的值:

int sinPin = A0;    // select the input pin for the potentiometer
int cosPin = A1;    // select the input pin for the potentiometer

int ledPin = 13;      // select the pin for the LED
int sinValue = 0;  // variable to store the value coming from the sensor
int cosValue = 0;  // variable to store the value coming from the sensor

void setup() {
  // declare the ledPin as an OUTPUT:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // read the value from the sensor:
  sinValue = analogRead(sinPin);
  cosValue = analogRead(cosPin);

  Serial.print("sin:"); Serial.print(sinValue); Serial.print("  ");
  Serial.print("cos:"); Serial.print(cosValue); Serial.print(" \n");

  // turn the ledPin on
  digitalWrite(ledPin, HIGH);
  // stop the program for <sensorValue> milliseconds:
  delay(10);
  // turn the ledPin off:
  digitalWrite(ledPin, LOW);
  
}

四.现象

在波形中可以看到两条近似正交的数据波:

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五.项目意义及感想

众所周知机器人的机械结构有自由度的概念,为了能够让机器臂运动起来更加灵活和精确,用来读取角度的传感器必不可少,同时精度也有很高的要求.也因此有了做本项目的想法.正好adi的厂商有磁场传感器ada4571,使用起来也很方便,只需要用adc读取数据就能很直观的地显示,处理数据.同时,max8510供电芯片也有着很重要的作用.通过这次项目,更深层理解了磁场编码器的用法和电源的设计,感谢硬禾学堂的fastbond活动让我有机会接触更多知识.