统框图如下扰动过程执行机构控制装置设定值r(t)偏差e(t)控制作用u(t)操纵变量q(t)-变送器测量值y(t)图2.1平台水平控制系统组成框图2.2控制过程从系统给定值的变化规律来看,此平台控制系统为一个定值控制系统,给定值2.5V不需做任何改变(传感器检测角度变化为-15°-+15°,经各级调理变化转为电压信号0-5V,平台水平时角度为0°,对应电压信号范围中间值2.5V),传感器安装在平台上,当平台发生倾斜时,敏感元件产生相应变化,即两个差动电容值发生改变,电容信号经过测量调理转换成直流电压信号y(t),单片机将此信号与给定值2.5V作比较后得到偏差e(t)=2.5V-y(t)并判断e(t)与0的关系,若偏差e(t)为零,则说明平台水平,无需调整,若偏差e(t)不等于零则输出控制信号,控制步进电机正转或者反转,使平台保持水平,具体转向要取决于传感器和步进电机的安装位置。第三章电容式倾角传感器设计与实现3.1变面积差动电容式倾角传感器的工作原理用两块金属板平板可构成最简单的电容器,当忽略边缘效应时,其电容量为(1)式中C—电容量;S—极板间相互覆盖面积;d—两极板间的距离;ε—两极板间介质的介电常数;—真空介电常数;—介质相对介电常数,对于空气介质≈1;在式(1)中,若S的单位为C㎡,C的单位pF,则(2)在式(2)中,保持ε、S、d其中两个个参数不变,改变另一个参数即可以得到电容量C的一个单变量函数。这就是电容式传感器的基本原理,因此电容式传感器一般可以分为变面积型、变介质介电常数型、变极板间距型三类。本文讲的便是变面积型的电容式传感器。变面积差动电容式倾角传感器的工作原理为了提高传感器的灵敏度和线性度,其结构被设计为差动式电容变面积传感器。基本工作原理如图3.1所示。极板1平行于极板2、3,极板1与极板2之间产生的电容为.,极板1与极板3之间所产生的电容为,当极板
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