《D数字式传感器》PPT课件

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编码器
二进制码可转换为循环码：
转换关系 Cn＝Rn Ri Ci1 Ci Ci Ci 1 Ri
举例：二进制码→循环码
+ 不进位加法
C4 C3 C2 C1 + C3 C2 C1
R4 R3 R3 R1
0110 + 110
0101
1110 + 110
1001
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光源经光学系统形成一束平行光通过狭缝形成 窄光束照射在光电元件上；
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编码器
每个码道有一个光电元件，光电元件受光照为 “0”，不受光照为“1”；
转动码盘，转角α即可转换成几位二元码。
pa
2.码制
二进制码、循环
d
m
码、十进制码、六十 l
e
进制码、四位二进制
码，格雷码。
ih
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pa
码盘转角与转换出的二进制
码C1，C2…… Cn的关系
d
m
n
ci 2i1 N
l
e
i 1
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ih
7
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编码器
2）二进制码的缺点： 由于黑白分界线刻划不精确造成粗误差。
a
C1 1
0
C2 1
0
C3 1
0
C4 1
0
a
理想位置分界线aa: 0111→1000
上述过程，依次可得Rn，Rn-1，……，R2，R1。
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编码器
Cn Rn
由循环码转换为二进制码的电路： Ci Ci1 Ri
Rn
Cn
Rn-1
+
Cn-1
J
Ri
Q
Rn-2
+
Cn-2
+
Ci
K
D
R1
+
C1
CP
RD
并行转换电路
串行转换电路
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编码器
串行转换电路的工作过程为：将JK触发器RD复0，Q ＝0，Rn加到J、K，再加CP脉冲，则Q＝Cn＝Rn；
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编码器
（2）工作原理
脉冲式数字传感器一般只有3道码道，光电元件 也只有3个。
最外圈码道上：提供初始的零位脉冲
中间圈： 增量码道 均有m个透光和不透光的扇区
最里圈： 辨向码道 但彼此错开900/m
增量编码器的分辨率：
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编码器
与二进制码不同之处: ➢第二道码也是一半透光一半不透光 ➢第i码道分为2i－1(i≥2)个黑白间隔,如i＝2, 则等于2；i＝3，则等于4；i＝4，则等于8个 间隔，第i码道的黑白分界线与第i－1码道的 黑折分界线错开360°/2i(i≥2) ➢循环码是无权码。 ➢循环码转到相邻区域时，编码中只有一位发 生变化。
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编码器
Cn Rn
由二进制码转换为循环码的电路： Ri Ci1 Ci
Cn
Rn
+
Rn-1
Cn-1 Cn-2
+
Rn-2
C2 C1
+
R1
并行转换电路
Ci D CP
Q+
Ri
D2
D1
RD
串行转换电路
串行转换电路的工作过程为：D1置0，即Q=0。Ci端送
入Cn，异或门D2输出Rn＝Cn 0＝Cn；随后加CP脉冲， 使Q＝Cn；在Ci端加Cn-1，D2输出Rn-1＝Cn-1 Cn。重复
C0 1 0 1 0 10 1 0 1 1 1 0 1 0
循0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 环0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 码0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0
R0 1 1 0 0 11 0 0 1 1 0 0 1 1 0
➢以脉冲形式输出，如光栅,磁栅等
➢以频率形式输出
pa
。
。。
。。
m
d
l
e
。 。。 。。
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ih
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编码器
➢直接编码器：（绝对式） 直接将角位移或线性位移转换为二元码（即
“0”或“1”）
➢增量编码器
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编码器
一、光电式直接编码器（绝对式）
1.构成： 由光学玻璃制成的圆形
码盘，码盘上刻有同心码道， 码道上有亮区和暗区；
第13章 数字式传感器
将被测模拟量转换成数字输出的传感器。
优点 ➢ 测量精度和分辨率更高 ➢ 抗干扰能力强，稳定性好 ➢ 测量范围大 ➢ 易于与计算机接口实现智能化 ➢ 便于传输、存储和信号处理 ➢ 电路便于集成化
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数字传感器
数字传感器的三大类
➢直接以数字量形式输出，如直接编码器
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编码器
当C4的白分界线不清时，转动码盘时， 输出由0111→0000 →1000，其中出现错误码 “0000”；
当C4的黑分界线不清时，转动码盘时，输 出由0111→1111 →1000，其中出现错误码 “1111”。
3）循环码盘 与二进制码相同之处： 码道数等于数码位数，最小分辨率相同； 最内圈也是半圈透光，半圈不透光；
型号
轴径
PAL φ8 实心轴
PAL1 φ10 实心轴
PZX φ10 实心轴
PNL φ6 φ8 实心轴
输出码
精度
二进制码或格雷码 8位 9位 10位
二进制码或格雷码 8位 9位 10位 11位
循环二进制码 180分度
格雷码
4 6 8 10 12位
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编码器
二、增量编码器—— 脉冲盘式数字传感器
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编码器
当狭缝对准a,b,c,…p 位置时，得到的数码将 是：0000,0001,0011， 0010…1000。
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编码器
3.二进制码与循环码的转换
十0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1 1
进
012345
制
二 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 11 进 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 11 制0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1
设Q端为Ci+1，J、k端加Ri；
当Ri＝“1”，则加CP后，Q＝ C i+1，
当Ri＝“0”，则加CP后，Q＝Ci+1，
其逻辑关系为：
Q Ci Ri • Ci1 Ri • Ci1 Ci1 Ri
重复上述步骤，可依次获得：Cn，Cn-1，……，C2， C1
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绝对式编码器
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编码器
1）四位二进制码盘：最内圈码道为第一码道， 半圈透亮，半圈不透亮。 p a
对应最高位C4
d m
l
e
ih
最外圈为第n码道，共分成2n个亮暗间隔，对应最 低位C1，最小分辨率为α=360°/2n
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编码器
当狭缝对准a,b,c,…p位置时，得到的数码将是 0000,0001,0010,…1111