角度傳感器，顧名思義，是用來檢測角度的。它的身體中有一個(gè)孔，可以配合樂高的軸。當(dāng)連結(jié)到RCX上時(shí)，軸每轉(zhuǎn)過1/16圈，角度傳感器就會計(jì)數(shù)一次。往一個(gè)方向轉(zhuǎn)動時(shí)，計(jì)數(shù)增加，轉(zhuǎn)動方向改變時(shí)，計(jì)數(shù)減少。計(jì)數(shù)與角度傳感器的初始位置有關(guān)。當(dāng)初始化角度傳感器時(shí)，它的計(jì)數(shù)值被設(shè)置為0，如果需要，你可以用編程把它重新復(fù)位。

概述

當(dāng)在機(jī)器人身上連接上輪子（或通過齒輪傳動來移動機(jī)器人）時(shí)，可以依據(jù)旋轉(zhuǎn)的角度和輪子圓周數(shù)來推斷機(jī)器人移動的距離。然后就可以把距離轉(zhuǎn)換成速度，你也可以用它除以所用時(shí)間。

實(shí)際上，計(jì)算距離的基本方程式為：

距離=速度×?xí)r間

由此可以得到：

速度=距離/時(shí)間

舉例

如果把角度傳感器連接到馬達(dá)和輪子之間的任何一根傳動軸上，必須將正確的傳動比算入所讀的數(shù)據(jù)。舉一個(gè)有關(guān)計(jì)算的例子。在你的機(jī)器人身上，馬達(dá)以3:1的傳動比與主輪連接。角度傳感器直接連接在馬達(dá)上。所以它與主動輪的傳動比也是3:1。也就是說，角度傳感器轉(zhuǎn)三周，主動輪轉(zhuǎn)一周。角度傳感器每旋轉(zhuǎn)一周計(jì)16個(gè)單位，所以16*3=48個(gè)增量相當(dāng)于主動輪旋轉(zhuǎn)一周。我們需要知道齒輪的圓周來計(jì)算行進(jìn)距離。幸運(yùn)地是，每一個(gè)LEGO齒輪的輪胎上面都會標(biāo)有自身的直徑。我們選擇了體積最大的有軸的輪子，直徑是81.6CM(樂高使用的是公制單位)，因此它的周長是81.6×π=81.6×3.14≈256.22CM。

已知量都有了：齒輪的運(yùn)行距離由48除角度所記錄的增量然后再乘以256。我們總結(jié)一下。稱R為角度傳感器的分辨率（每旋轉(zhuǎn)一周計(jì)數(shù)值），G是角度傳感器和齒輪之間的傳動比率。我們定義I為輪子旋轉(zhuǎn)一周角度傳感器的增量。

即：

I=G×R

在例子中，G為3，對于樂高角度傳感器來說，R一直為16.因此，我們可以得到：

I=3×16=48

每旋轉(zhuǎn)一次，齒輪所經(jīng)過的距離正是它的周長C，應(yīng)用這個(gè)方程式，利用其直徑，你可以得出這個(gè)結(jié)論。

C=D×π

在我們的例子中：

C=81.6×3.14=256.22

最后一步是將傳感器所記錄的數(shù)據(jù)-S轉(zhuǎn)換成輪子運(yùn)動的距離-T，使用下面等式：

T=S×C/I

如果光電傳感器讀取的數(shù)值為296，你可以計(jì)算出相應(yīng)的距離：

T=296×256.22/48=1580距離（T）的單位與輪子直徑單位是相同的.

無接觸角度傳感器

無觸點(diǎn)角度傳感器，又稱無接觸電位器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化設(shè)備、工程機(jī)械、紡織機(jī)械、造紙印刷機(jī)械、石化設(shè)備、國防工業(yè)等自動控制設(shè)備的水平和旋轉(zhuǎn)角度的測量，也適用于拉絲機(jī)等作張力傳感器。

方位角度傳感器

方位角又稱地平經(jīng)度，是在平面上量度物體之間的角度差的方法之一。傳感器測量方位角是從某點(diǎn)的指北方向線起，依順時(shí)針方向到目標(biāo)方向線之間的水平夾角，是一種兩面角，即午圈所在的平面與通過天體所在的地平經(jīng)圈平面的夾角，以午圈所在的平面為起始面，按順時(shí)針方向度量。方位的度量亦可在地平圈上進(jìn)行，以南點(diǎn)為起算點(diǎn)，由南點(diǎn)開始按順時(shí)針方向計(jì)量。方位的大小變化范圍為0°～360°，南點(diǎn)為0°，西點(diǎn)為90°，北點(diǎn)為180°，東點(diǎn)為270°。上述這種方位度量是在天文學(xué)中所用的方法。

方位角傳感器在跟隨著軍事技術(shù)的發(fā)展，有著高科技作戰(zhàn)的性能。傳感器測試系統(tǒng)的信息化是實(shí)現(xiàn)中國軍隊(duì)裝備現(xiàn)代化建設(shè)主要途徑，當(dāng)務(wù)之急應(yīng)該用高新技術(shù)提升老裝備的性能。這既是提升現(xiàn)有武器裝備的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，又是最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有裝備整體作戰(zhàn)效能的一個(gè)重要因素。我國現(xiàn)役的炮塔方位角系統(tǒng)中．老型號較多，大部分沒有配備自動檢測和錄取設(shè)備。炮塔方位角系統(tǒng)的各種參數(shù)的計(jì)算、數(shù)據(jù)的處理和上報(bào)大多數(shù)由人工進(jìn)行，難以勝任復(fù)雜環(huán)境下快速、準(zhǔn)確采集。為適應(yīng)現(xiàn)代化炮塔方位角系統(tǒng)的要求，必須具有一套自動采集和分析能力的完整測試系統(tǒng)。

應(yīng)用領(lǐng)域

在程序不僅僅會用到乘法和除法的數(shù)學(xué)運(yùn)算，還有更多的需要多留心（有關(guān)內(nèi)容我們將在第12章進(jìn)行進(jìn)一步的討論）。

使用角度傳感器來控制你的輪子可以間接的發(fā)現(xiàn)障礙物。原理非常簡單：如果馬達(dá)

運(yùn)轉(zhuǎn)，而齒輪不轉(zhuǎn)，說明你的機(jī)器已經(jīng)被障礙物給擋住了。此技術(shù)使用起來非常簡單，而且非常有效；唯一要求就是運(yùn)動的輪子不能在地板上打滑（或者說打滑次數(shù)太多），否則你將無法檢測到障礙物。

如果是一個(gè)空轉(zhuǎn)的齒輪連接到馬達(dá)上就可以避免這個(gè)問題，這個(gè)輪子不是由馬達(dá)驅(qū)動而是通過裝置的運(yùn)動帶動它：在驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)的過程中，如果惰輪停止了，說明你碰到障礙物了。

在許多情況下角度傳感器是非常有用的：控制手臂，頭部和其它可移動部位的位置。值的注意的是，當(dāng)運(yùn)行速度太慢或太快時(shí)，RCX在精確的檢測和計(jì)數(shù)方面會受到影響。事實(shí)上，問題并不是出在RCX身上，而是它的操作系統(tǒng)，如果速度超出了其指定范圍，RCX就會丟失一些數(shù)據(jù)。Steve Baker用實(shí)驗(yàn)證明過，轉(zhuǎn)速在每分鐘50到300轉(zhuǎn)之間是一個(gè)比較合適的范圍，在此之內(nèi)不會有數(shù)據(jù)丟失的問題。然而，在低于12rpm或超過1400rpm的范圍內(nèi)，就會有部分?jǐn)?shù)據(jù)出現(xiàn)丟失的問題。而在12rpm至50rpm或者300rpm至1400rpm的范圍內(nèi)時(shí)，RCX也偶會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的問題。

軍事上應(yīng)用

大家熟知的火炮是利用火藥燃?xì)鈮毫Φ饶茉磼伾鋸椡瑁趶降扔诤痛笥?0毫米的身管射擊武器。火炮通常由炮身和炮架兩大部分組成。早在1332年，中國的元朝就在部隊(duì)中裝備了最早的金屬身管火炮：青銅火銃?；鹋谕ǔＳ膳谏砗团诩軆纱蟛糠纸M成。火炮射擊時(shí)對炮床傾角的要求很高，利用角度傳感器設(shè)計(jì)的數(shù)字式象限儀，可明顯提高校正炮床的速度，降低操作難度。

角度傳感器是作為炮彈發(fā)射的準(zhǔn)確性，穩(wěn)定性提供最大的幫助。大家都知道火炮身管用來賦予彈丸初速和飛行方向，炮尾用來裝填炮彈，炮閂用以關(guān)閉炮膛，擊發(fā)炮彈。如今炮架由反后坐裝置、方向機(jī)、高低機(jī)、瞄準(zhǔn)裝置、大架和運(yùn)動體，角度傳感器等組成，而反后坐裝置用以保證火炮發(fā)射炮彈后的復(fù)位，方向機(jī)和高低機(jī)用來保證火炮發(fā)射炮彈后復(fù)位，方向機(jī)和高低機(jī)用來操縱炮身變換方向和高低，瞄準(zhǔn)裝置由角度傳感器，瞄準(zhǔn)具和瞄準(zhǔn)鏡組成，用以裝定火炮射擊數(shù)據(jù)，實(shí)施瞄準(zhǔn)射擊，大架和運(yùn)動體用于射擊時(shí)支撐火炮，行軍時(shí)作為炮車。

應(yīng)用場合

系列傾角，角度傳感器，距離傳感器，加速度傳感器，以及測量方位用的數(shù)字羅盤，電子羅盤和陀螺儀已經(jīng)廣泛的應(yīng)用應(yīng)用于石油，煤炭，鋼鐵，船舶，隧道，醫(yī)療設(shè)備，大壩，機(jī)械，物探儀器，地質(zhì)，巖土，石油，礦山，管道，測斜導(dǎo)管，鐵路、港口、水利、高層建筑，墻洞，礦井、隧道、船塢、抗滑樁和板樁，煤礦，動態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)，地質(zhì)，衛(wèi)星GPS系統(tǒng)，風(fēng)水，越野車，航海，實(shí)驗(yàn)儀器，數(shù)字水平儀，醫(yī)療，機(jī)械調(diào)平，角度測量和監(jiān)視，汽車，起重機(jī)械運(yùn)動檢測，康復(fù)系統(tǒng)，生物工程系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實(shí)、現(xiàn)實(shí)放大，體育，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，人體姿態(tài)測量工業(yè)機(jī)械，摩托車陀螺儀，光纖，制導(dǎo)，平衡，導(dǎo)向，方向測量，動態(tài)跟蹤，捷聯(lián)，慣性，導(dǎo)航，方位角，角速度，速率，機(jī)械，爆轉(zhuǎn)，測量等行業(yè)。

典型應(yīng)用場合

地理:山體滑坡，雪崩.

民用:大壩，建筑，橋梁，玩具，報(bào)警，運(yùn)輸

工業(yè)：吊車，吊架，收割機(jī)，起重機(jī)，稱重系統(tǒng)的傾斜補(bǔ)償，瀝青機(jī)．鋪路機(jī)等。

火車：高速列車轉(zhuǎn)向架和客車車廂的傾斜測量

海事：縱傾和橫滾控制，油輪控制，天線位置控制。

鉆井：精確鉆井傾斜控制。

機(jī)械：傾斜控制，大型機(jī)械對準(zhǔn)控制，彎曲控制，起重機(jī)

軍用：火炮和雷達(dá)調(diào)整，初始位置控制，導(dǎo)航系統(tǒng)，軍用著陸平臺控制。

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