3.2电机主轴测速（课件）-《传感器检测技术》同步教学（华南理工大学出版社）

项目三：速度检测 电子课件 学习重点 学习重点 1.霍尔传感器的原理 2.光电编码器的基本原理 3.磁电传感器的工作原理 目 录 任务一：汽车车速检测 任务二：电机主轴测速 任务三：应用磁电速度传感器对车轮转速检测 过度页 任务二：电机主轴测速 任务引入 任务引入 电机主轴速度检测在电机控制中是十分重要的，特别是需要根据精确转子速度控制电机运动状态的应用场合，如伺服运动控制系统,系统都要求能在很宽的转速范围内实现高精度的转速测量。那么，该如何实现对电机主轴速度精确、可靠检测哪? 任务分析 任务分析 目前，电机主轴测速测速器件主要有光电编码器、测速发电机、霍尔传感器及磁旋转编码器等, 而通常使用的是光电编码器, 又称光电轴角编码器和轴编码器等。 任务分析 光电编码器以高精度计量圆光栅为检测元件, 通过光电转换, 将输入的角位置信息转换成相应的数字代码, 并与计算机等控制器件及显示装置相连接,实现数字测量、数字控制与数字显示。 任务分析 本节将介绍光电编码器在电机测速系统中的应用 任务二：电机主轴测速 光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。作为一种集光、机、电为一体的数字化检测装置，它具有分辨率高、精度高、结构简单、体积小、使用可靠、易于维护、性价比高等优点。 光电编码器 任务二：电机主轴测速 近几年来，发展为一种成熟的多规格、高性能的系列工业化产品，在数控机床、机器人、雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、高精度闭环调速系统、伺服系统等诸多领域中得到了广泛的应用。 光电编码器 任务二：电机主轴测速 1.增量式编码器 增量式编码器是指随转轴旋转的码盘给出一系列脉冲，然后根据旋转方向用计数器对这些脉冲进行加减计数，以此来表示转过的角位移量。 光电编码器 任务二：电机主轴测速 增量式编码器的工作原理如图3-23所示。 光电编码器 任务二：电机主轴测速 它由主码盘、鉴向盘、光学系统和光电变换器组成。在图形的主码盘（光电盘）周边上刻有节距相等的辐射状窄缝，形成均匀分布的透明区和不透明区。 光电编码器 任务二：电机主轴测速 鉴向盘与主码盘平行，并刻有a、b两组透明检测窄缝，它们彼此错开1/4节距，以使A、B两个光电变换器的输出信号在相位上相差90°。 光电编码器 任务二：电机主轴测速 工作时，鉴向盘静止不动，主码盘与转轴一起转动，光源发出的光投射到主码盘与鉴向盘上。当主码盘上的不透明区正好与鉴向盘上的透明窄缝对齐时，光线被全部遮住，光电变换器输出电压为最小； 光电编码器 任务二：电机主轴测速 当主码盘上的透明区正好与鉴向盘上的透明窄缝对齐时，光线全部通过，光电变换器输出电压为最大。主码盘每转过一个刻线周期，光电变换器将输出一个近似的正弦波电压， 光电编码器 任务二：电机主轴测速 且光电变换器A、B的输出电压相位差为90°。电信号经过转换电路的信号处理，可以得到被测轴的转角或速度信息。 光电编码器 任务二：电机主轴测速 增量式光电编码器输出信号波形如图3-24 所示。 光电编码器 任务二：电机主轴测速 2.绝对式编码器 绝对式编码器是把被测转角通过读取码盘上的图案信息直接转换成相应代码的检测元件 编码盘有光电式、接触式和电磁式三种。 光电编码器 任务二：电机主轴测速 绝对式编码器的结构 用增量式光电编码器有可能由于外界的干扰产生计数错误，并且在停电或故障停车后无法找到事故前执行部件的正确位置。 光电编码器 任务二：电机主轴测速 采用绝对式光电编码器可以避免上述缺点。绝对式光电编码器的基本原理及组成部件与增量式光电编码器基本相同，也是由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成。 光电编码器 任务二：电机主轴测速 与增量式光电编码器不同的是，绝对式光电编码器用不同的数码来分别指示每个不同的增量位置，它是一种直接输出数字量的传感器。 光电编码器 任务二：电机主轴测速 在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件； 光电编码器 任务二：电机主轴测速 当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。 光电编码器