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概述工业操纵杆基本原理

时间:2017-08-08 09:27来源:施诺克起重电器 作者:施诺克起重电器 点击:
分压器
    每个分压器由一个卷曲导轨形式的电阻和一个可移动的触臂组成。计算机电源的电流从输入端开始,通过卷曲的电阻和触臂,流回计算机的操纵杆端口。
    沿着导轨移动触臂,可以增大或减小作用于流经此电路的电流的电阻值。如果触臂位于与分压器输入连接端相对的另一端,电流将流经整个长度的电阻,
因而电流遇到的电阻最大。如果触臂靠近输入端,则分压器的电阻最小。
    每个分压器连接到操纵杆的一个轴,因此转动轴将会移动触臂。也就是说,如果将操纵杆向前推动到头,则会将分压器触臂移动到导轨的一端,如果向胸前回拉操纵杆,则将触臂向另一方向移动。
    改变分压器的电阻值可以改变接入分压器的电路中的电流。通过这种方式,分压器先将操纵杆的物理位移转换成电信号,再将信号传递到计算机上的操纵杆端口。此电信号完全是模拟信号,是一种包含信息的变化的波形,就像无线电信号一样。为了利用这种信息,计算机需要将其转换成数字信息,即精确的数值。
数字化
    在传统的系统中,计算机内部的卡(印刷线路板)通过使用非常粗糙的模数转换器完成这个任务。其基本思路是利用每个分压器引起的电压变化为电容充电,电容是一个简单的储存电荷的电子元件(有关更多信息,请参见电容器工作原理)。调节分压器使电阻值越大,电容充电的时间越长;分压器电阻值越小,电容充电速度越快。
    先将电容放电然后再计算电容充电所需的时间,通过这个方式转换器以此确定分压器的位置,从而确定操纵杆的位置。测量到的充电速率是计算机可以识别的数值。当计算机需要读取操纵杆位置时,便会执行此操作。
    将分压器连接到旋转的部件,可以将这种系统应用到各种控制系统中。例如,传统的方向盘的工作原理即是如此,通过方向盘直接转动分压器触臂。一些操纵杆还使用一个对应于Z轴的分压器,Z轴由操纵杆自身的转动来带动。 一些操纵杆还带有一个“大高帽”(操纵杆顶部的一个用拇指操控的微型控制器)。这种小型操纵杆使用了与上一节中介绍的简易操纵杆相同的开关系统。
    传统的模拟系统总体上可以很好地工作,但确实存在一些限制。在下一节中,我们将探讨模拟系统的主要弊端并了解一些最新的解决方案。
    操纵杆制造商采用了几种不同的方法来解决这些问题。一种解决方案就是在专用的游戏适配卡或操纵杆自身中增加一个灵敏的数模转换芯片。在这个系统中,转换器直接向计算机传送数字信息,从而提高了操纵杆的精确度并减轻了主机处理器的工作。这些新的操纵杆模型通常连接
到USB端口,这也可以提高速度和可靠性。另一个解决方案就是完全放弃模拟分压器技术。一些最新的控制器采用光学传感器以数字方式读取操纵杆的运动位置。下图显示了一种常见的系统。
    在这个系统中,两个轴连接到两个开槽轮盘。每个轮盘都位于两个发光二极管(LED)和两个光电池之间(为方便起见,图中仅显示了一对光电池和发光二极管)。当每个LED发出的光透过一个槽孔时,轮盘另一侧的光电池就会产生微弱的电流。当轮盘轻微转动时将阻挡住光线,此时光电池不会产生电流(或者产生的电流很小)。
    轴旋转时将带动轮盘转动,移动的槽孔会反复阻挡射向光电池的光束。这使得光电池产生高速电流脉冲。根据光电池产生的脉冲数量,处理器就能知道操纵杆移动的距离。通过比较来自监测同一个轮盘的两个光电池的脉冲图,处理器可以计算出操纵杆移动的轨迹。许多计算机鼠标也采用了同样的基本系统。
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(责任编辑:施诺克起重电器)
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