4.3光电编码器测量位移（课件）-《传感器检测技术》同步教学（人民邮电版）

● 项目——位移检测 ● 任务——电动机角位移检测（光电编码器） 1 ► 任务导入 位置检测装置 检测位移量，并发出反馈信号和数控装置发出的指令信号相比较，若有偏差，经放大后控制执行部件，使其向消除偏差的方向运动直至偏差等于零为止。 作用 光电编码器 光电编码器测量位移 数控机床上通过位置检测装置检测工作台的位移量，而光电编码器是其常用的一种检测角位移量的元件。 ► 光电编码器 ● 光电编码器是一种光电传感器，它将光源、透镜、随轴旋转的码盘、窄缝和光敏元件组成在一起。 光电编码器测量位移 码盘转动 光敏元件接收到一串亮暗相间的光线 后续电路转换为一串脉冲 它将转速信号直接转换为脉冲输出 数字式传感器 特点 应用 非接触 体积小 分辨率高 在自动测量和自动控制技术 3 ► 光电编码器 ● 光电编码器是一种光电传感器，它将光源、透镜、随轴旋转的码盘、窄缝和光敏元件组成在一起。 光电编码器测量位移 一、光电编码器的分类 增量式光电编码器 绝对式光电编码器 4 按照信号输出形式 增量式光电编码器 绝对式光电式编码器 ► 光电编码器的分类——增量式光电编码器 光电编码器测量位移 √ 增量式光电编码器的结构： 转轴 盘码及狭缝 光敏元件 光栏板及辨向用的A、B狭缝 LED 零位标志 A B C 5 ► 光电编码器的分类——增量式光电编码器 光电编码器测量位移 增量式光电编码器是以脉冲数字形式输出当前状态与前一状态的差值，即增量值，然后用计数器记取脉冲计数。 √ 增量式编码器工作原理 6 ► 光电编码器的分类——增量式光电编码器 光电编码器测量位移 √ 增量式编码器工作原理 光电编码器的光栏板外圈上A、B两个狭缝的间距是码盘上的两个狭缝距离的（m +1/4）倍，m 为正整数，由于彼此错开1/4节距，两组狭缝相对应的光敏元件所产生的信号A、B彼此相差90°相位。 当码盘随轴正转时，A信号超前B信号90；当码盘反转时，B信号超前A信号90。 7 ► 光电编码器的分类——增量式光电编码器 光电编码器测量位移 √ 增量式编码器工作原理 码盘里圈的狭缝C，每转仅产生一个脉冲，该脉冲信号又称“一转信号”或零标志脉冲，作为测量的起始基准。 8 ► 光电编码器的分类——绝对式光电编码器 光电编码器测量位移 √ 绝对式光电编码器的结构： 安装在旋转轴上的编码圆盘(码盘) 狭缝 安装在圆盘两边的光源 光敏元件等 9 ► 光电编码器的分类——绝对式光电编码器 光电编码器测量位移 码盘一般由光学玻璃制成，上面刻有许多同心码道，每位码道上都有按一定规律排列的透光和不透光部分，即亮区和暗区。 ► 光电编码器的分类——绝对式光电编码器 光电编码器测量位移 黑色的不透光区（暗区）和白色透光区（亮区）分别代表二进制的“0”和“1”。在一个四位光电码盘上，有四圈数字码道，每一个码道表示二进制的一位，里侧是高电位，外侧是低电位，在360°范围内，可编码数位16个。 不透光区输出 为“0” 透光区输出 为“1” ► 光电编码器的分类——绝对式光电编码器 光电编码器测量位移 当光源将光投射在转动的码盘上时，光线透过亮区和狭缝后，由光敏元件所接收。光敏元件的排列与码道一一对应，对应于亮区和暗区的光敏元件输出的信号，前者有光照或光照为强，数码输出为“1”，后者无光照或光照为弱，数码输出为“0”。 当码盘旋转至不同的位置时，光敏元件输出信号的组合将反映出按一定规律编码的数字量，代表了码盘轴的角位移大小。 ► 光电编码器的工作原理——增量式光电编码器 光电编码器测量位移 √ 增量式编码器工作原理 工作时，码盘的一侧放置电源，另一边放置光电接收装置，每个码道都对应一个光电管及放大、整形电路。 13 ► 光电编码器的工作原理——增量式光电编码器 光电编码器测量位移 √ 增量式编码器工作原理 在圆盘两侧，安放发光元件和光敏元件。当圆盘旋转时，光敏元件接收的光通量随透光线条同步变化，光敏元件输出波形经过整形后变为脉冲，码盘上有之相标志，每转一圈输出一个脉冲。为了判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的两路脉冲信号。 14 ► 光电编码器的工作原理——增量式光电编码器 √ 非单值性误差：由于制造和安装精度的影响，同样会产生无法估计得数值误差。 循环码或V扫描法 ► 光电编码器的工作原理——绝对式光电编码器 光电编码器测量位移 在圆盘两侧，安放发光元件和光敏元件。 当圆盘旋转时，光敏元件接收的光通量随透光线条同步变化，光敏元件输出波形经过整形后变为脉冲，码盘上有之相标志，每转一圈输出一个脉冲。为了判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的两路脉冲信号。 √ 绝对式编码器工作原理 ► 光电编码器的应用——位置测量 √ 将绝对式编码器安装在主轴上，当主轴旋转时带动光电编码器随主轴一起转动，主轴与被测