2024年4月3日发(作者：)

光电鼠标改装位移传感器

摘要： 本文通过分析位移传感器和光电鼠标的原理，根据两者的共同点，借助单片机的编

程，将光电鼠标改装成位移传感器。

关键词：鼠标；位移传感器；

1 前言

位移是线位移和角位移的统称，是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量。其测量

方式所涉及的范围是相当广泛的。同时，位移是向量，除了确定其大小之外，还应确定其方

向。一般情况下，应使测量方向与位移方向重合，这样才能真实地测量出位移量的大小。以

位移作为被测物理量的传感器则称为位移传感器。其又称为线性传感器，是把位移转换为电

量的传感器。

1.1 位移传感器的原理

位移传感器可以分为电阻式位移传感器、电感式位移传感器，电容式位移传感器，应变

式位移传感器，霍尔式位移传感器。

光电式传感器，基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信

号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉

等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而是一种应用极广泛的重要敏感

器件。光电测量时不与被测对象直接接触,光束的质量又近似为零,在测量中不存在摩擦

和对被测对象几乎不施加压力。因此在许多应用场合，光电式传感器比其他传感器有明

显的优越性。其缺点是在某些应用方面，光学器件和电子器件价格较贵，并且对测量的

环境条件要求较高。

针对位移测量的应用场合，可采用不同用途的位移传感器。表1中列出了较常见的位移

传感器的主要特点和使用性能。

表1 常用位移传感器一览表

型式

电

滑线式

阻 角位移

式

变阻器式 线位移

线位移

测量范围

1~300mm

0~360°

1~1000mm

①

①

精确度

±0.1%

±0.1%

±0.5%

直线性

±0.1%

±0.1%

±0.5%

特点

分辨力较好，可静

态或动态测量。机

械结构不牢固

结构牢固，寿命长，

角位移

非粘贴的

应

变

粘贴的

式

半导体的

变气隙型

自感式

螺管型

特大型

0~60r

±0.15%应变

±0.3%应变

±0.25%应变

±0.2mm

1.5~2mm

①

±0.5%

±0.1%

±2%~3%

±2%~3%

±1%

±0.5%

±1%

但分辨力差，电噪

声大

不牢固

使用方便，需温度

补偿

满刻输出幅值大，温度

度 ±20% 灵敏性高

±3%

0.15

%

~1%

只宜用于微小位移

测量

测量范围较前者

宽，使用方便可靠，

动态性能较差

分辨力好，受到磁

场干扰时需屏蔽

分辨力好，受被测

物体材料、形状、

加工质量影响

可在1200r/min转速

工作，坚固，对温

度和湿度不敏感

非线性误差与变压

比和测量范围有关

受介电常数因环境

温度、湿度而变化

的影响

分辨力很好，但测

量范围很小，只能

在小范围内近似地

保存线性

结构简单，动态特

性好

模拟和数字混合测

量系统，数字显示

(直线式感应同步

器的分辨力可达

1μm)

同上(长光栅分辨

力可达1μm)

300~2000mm

电

差动变压器

感

式

涡电流式

±0.08~75mm

①

±0.5％

±1

%

~3%

±0.1°~±7°

±1%

±0.5%

±2.5~±250mm

①

＜3%

同步机

微动同步器

旋转变压器

电

容 变面积

式

360°

±10°

±60°

10

-3

~10

3

mm

①

±0.5%

±0.05%

±0.1%

±1% ±0.005%

变间距 10

-3

~10mm

①

0.1%

霍尔元件 ±1.5mm 0.5%

2.5μm

~

250mm

±0.5°

3μm

~

1m

感应 直线式

同步

器

旋转式

计量

长光栅

光栅

10

-3

~10

4

mm

①

0

o

~360°

10

-3

~10

3

mm

①