5.5 数字式位移传感器（课件）- 《传感器与检测技术》同步教学（电工版）

5.5 数字式位移传感器 编码器 光栅 磁栅 旋转变压器 感应同步器 数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系版统（见数字式传感器）。这种传感器发展权迅速，应用日益广泛(见感应同步器、编码器、光栅式传感器、磁栅式传感器） 2024/1/8 2 5.5.1 数字式角编码器 信号航空插头 （参考德国沃申道夫公司资料） 2024/1/8 3 其他角编码器外形 2024/1/8 4 其他角编码器外形（续） 拉线式角编码器利用线轮，能将直线运动转换成旋转运动。 2024/1/8 5 其他角编码器外形 （参考德国图尔克传感与自动化技术专业公司） 2024/1/8 6 一、绝对式编码器 绝对式码盘与增量式码盘有何区别？ 10码道光电绝对式码盘 绝对式编码器按照角度直接进行编码，可直接把被测转角用数字代码表示出来。根据内部结构和检测方式有接触式、光电式等形式。 透光区 不透光区 零位标志 2024/1/8 7 绝对式接触式编码器演示 4个电刷 4位二进制码盘 +5V输入 公共码道 最小分辨角度为 α=360°/2n 2024/1/8 8 2．绝对式光电编码器 a）光电码盘的平面结构（8码道） b）光电码盘与光源、光敏元件的对应关系（4码道） 高位 低位 2024/1/8 9 绝对式光电编码器的分辨力及分辨率 绝对式光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，而这与码盘上的码道数n 有关，即最小能分辨的角度及分辨率为： α=360°/2n 分辨率=1/2n 2024/1/8 10 增量式光电编码器的分辨力及分辨率 增量式光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，而这与码盘圆周上的狭缝条纹数n 有关，即最小能分辨的角度及分辨率为： 2024/1/8 11 二、增量式编码器 转轴 盘码及狭缝 光敏元件 光栏板及辨向用的A、B狭缝 LED A B C 零位标志 A B C 2024/1/8 12 光电编码器的输出波形 为了判断码盘旋转的方向，在上图的光栏板上的两个狭缝距离是码盘上的两个狭缝距离的（m +1/4）倍，m 为正整数，并设置了两组光敏元件A、B，有时又称为sin、cos元件。 2024/1/8 13 辨向信号和零标志 光电编码器的光栏板上有A组与B组两组狭缝，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，用于辩向。当编码正转时，A信号超前B信号90；当码盘反转时，B信号超前A信号90。 (请画出反转时信号B的波形） 在上一页图的码盘里圈，还有一根狭缝C，每转能产生一个脉冲，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。 2024/1/8 14 三、角编码器的应用 角编码器除了能直接测量角位移或间接测量直线位移外，可用于数字测速、工位编码、伺服电机控制等。 2024/1/8 15 M法测速（适合于高转速场合） T 编码器每转产生 N 个脉冲，在T 时间段内有 m1 个脉冲产生，则转速（r/min)为 ：n = 60m1/（NT） m1 2024/1/8 16 例题 T 有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r， 在5s时间内测得65536个脉冲，则转速（r/min)为 ： n = 60 × 65536 /（1024 × 5） r/min = 768 r/min m1 2024/1/8 17 T法测速（适合于低转速场合） 时钟脉冲fc 编码器输出脉冲 m2 ··· 编码器每转产生 N 个脉冲，用已知频率fc作为时钟，填充到编码器输出的两个相邻脉冲之间的脉冲数为m2 ，则转速(r/min)为 n = 60fc / （Nm2 ） 2024/1/8 18 T法测速举例 时钟脉冲fc 编码器输出脉冲 m2 ··· n = 60fc /（Nm2 ） = 60*1000000/（1024*3000） =19.53 r/min 有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r，测得两个相邻脉冲之间的脉冲数为3000，时钟频率fc为1MHz ，则转速（r/min)为 ： 2024/1/8 19 安装套 编码器的安装方式 1.编码器的套式安装 2024/1/8 20 安装轴 2.编码器的轴式安装 2024/1/8 21 编码器在定位加工中的应用 1—绝对式编码器 2—电动机