习题3光电编码器
习题3 光电编码器
习题3 光电编码器一. 判断下列说法的对错，并将错的地方改正。
1. ( )手轮（MPG ）实际上是编码器。
2、( )增量型旋转编码器有分辨率的差异，使用每圈产生的脉冲数来计量，脉冲数越多，分辨率越高。
3（ ）在数控车床上加工螺纹，主轴编码器起到了主轴转动与进给运动的联系作用。
4、（ ）半闭环和全闭环位置反馈系统的根本差别在于位置传感器安装的位置不同，半闭环的位置传感器安装在工作台上，全闭环的位置传感器安装在电机的轴上。
5、（ ）检测元件的作用是检测位移和速度的实际值，并向数控装置或伺服装置发送反馈信号，从而构成闭环控制。
6.（ ）接触式码盘属于绝对式的检测方式。
7.（ ）对于接触式码盘来说，码道的圈数越多，则其所能分辨的角度越小，测量精度越高。
8.（ ）绝对式（absolute ）光电码盘与增量式（incremental ）光电码盘结构相似。
9.（ ）光电脉冲编码器既可以测量位置，又可以测量速度。
二. 填充，以完成下列各表述。
1. 半闭环控制系统常以 为反馈元件。
2. 在一台制造精度良好的闭环数控机床上，机床的定位精度主要取决于 的精度。
3. 测量装置的倍频电路的作用是 。
4.下图说明 。
图3-1-1 旋转编码器 图3-1-2 旋转编码器结构原理图图3-1-3 手摇脉冲发生器3、检测脉冲当量要达到0.001mm，至少位的绝对编码器。
5. 选择编码器时根据。
6. 刀架编码器是绝对式的光电编码器，它用于数控机床的旋转刀架上，控制刀具的工位，可以自动换刀。
下表是12工位的刀架编码器输出正逻辑真值表。
请按标号顺序完成横线部分。
工位数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1220 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 021 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 022 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 123 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1奇偶校验 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0选通信号 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 17. 增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：A,B和Z，A脉冲在前，B脉冲在后，A,B脉冲相差度，每圈发出一个Z脉冲，可作为。
习题参考答案
《工业机器人电气控制与维修》（ISBN 978-7-121-29476-1）邢美峰主编卢彦林李伟娟副主编电子工业出版社练习题参考答案习题11.什么是工业机器人？2.按照工业机器人的结构形式，可将工业机器人分为哪几类？各自特点是什么？3.按照工业机器人的驱动方式，可将工业机器人分为哪几类？4.工业机器人一般由哪几部分组成？5.工业机器人的编程一共有几种方法，其特点是什么？6.HSR-608型工业机器人电气控制系统主要由哪几部分组成？7.在HSR-608型工业机器人中伺服驱动器的作用是什么？8.在HSR-608型工业机器人中光电编码器的作用是什么？9.简述在HSR-608型工业机器人电气控制系统中伺服控制系统的工作过程？10.简述在HSR-608型工业机器人电气控制系统中PLC控制系统作用？习题1答案1.答：工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。
是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
2.答：（1）直角坐标机器人直角坐标机器人的主机架由三个相互正交的平移轴组成，具有结构简单、定位精度高的特点。
（2）圆柱坐标机器人圆柱坐标机器人由立柱和一个安装在立柱上的水平臂组成。
立柱安装在回转机座上，水平臂可以伸缩，他的滑鞍可沿立柱上下移动。
因而，它具有一个旋转轴和两个平移轴。
（3）关节机器人关节机器人手臂的运动类似于人的手臂，由大小两臂的立柱等机构组成。
大小臂之间用铰链联接形成肘关节，大臂和立柱联接形成肩关节，可实现三个方向旋转运动。
它能够抓取靠近机座的物件，也能绕过机体和目标间的障碍物去抓取物件，具有较高的运动速度和极好的灵活性，成为最通用的机器人。
3.答：可分为电气驱动机器人和气压传动机器人两大类，电气驱动机器人是由交、直流伺服电动机、直线电动机或功率步进电动机驱动的机器人。
《数字电子技术》习题及答案
第1章 数制和码制 一、填空题1．数制转换：（011010）2 =（ ）10 =（ ）8 =（ ）16。
2．数制转换：（35）10 =（ ）2 =（ ）8 =（ ）16。
3．数制转换：（251）8 =（ ）2 =（ ）16 =（ ）10。
4．数制转换：（4B ）16 =（ ）2 =（ ）8 =（ ）10。
5．数制转换：（69）10 =（ ）2 =（ ）16 =（ ）8。
6．将二进制数转换为等值的八进制和十六进制数 （10011011001）2 =（ ）8 =（ ）16。
7．将二进制数转换为等值的八进制和十六进制数 （1001010.011001）2 =（ ）8 =（ ）16。
一、填空题答案： 1．26、32、1A ； 2．100011、43、 23； 3．10101001、A9、169； 4．1001011、113、75； 5．1000101、45、105； 6．2331、4D9； 7．112.31、4A.64。
第2章 逻辑代数基础 一、填空题1．逻辑函数Y AB A B ''=+，将其变换为与非-与非形式为 。
2．逻辑函数Y A B AB C ''=+，将其变换为与非-与非形式为 。
3. 将逻辑函数AC BC AB Y ++=化为与非-与非的形式，为 。
4．逻辑函数Y A A BC '''=+，化简后的最简表达式为 。
5．逻辑函数Y A B A B ''=++，化简后的最简表达式为 。
6．逻辑函数()()Y A BC AB ''''=+，化简后的最简表达式为 。
7. 逻辑函数Y AB AB A B ''=++，化简后的最简表达式为 。
一、填空题答案1．()()()Y AB A B '''''= ； 2．()()()Y A B AB C '''''=； 3． ()()()()Y AB BC AC ''''=； 4． Y A '=； 5．1Y =； 6．1Y =； 7．Y A B =+。
编码器与译码器练习题
在视频和音频领域，译码器用于将编码的数据转换回原始格式，以 便在电视、手机和其他设备上播放。
解密
译码器用于将密文解密为明文，以便查看和理解。
编码器与译码器的比较
功能差异
编码器主要用于将数据转换为另一种形式，而译码器主要用于将数据从一种形式转换回其 原始形式。
应用场景
编码器通常用于数据压缩、视频和音频编码以及加密等场景，而译码器通常用于数据解压 缩、视频和音频解码以及解密等场景。
02 编码器的核心是编码器芯片，它能够将输入信号 转换为相应的电平信号或脉冲信号。
03 编码器的输出信号通常需要经过后续的处理才能 使用，例如放大、整形、滤波等。
02 译码器基本概念
什么是译码器
01
译码器是一种组合逻辑电路，其 功能是将输入的二进制代码译成 相应的输出信号。
02
译码器通常由多个输入线、多个 输出线和一组与门组成，根据输 入的二进制代码，输出相应的电 平信号或控制信号。
01
02
03
数据压缩
编码器可以将数据压缩成 更小的形式，以便更快地 传输和存储。
视频和音频编码
在视频和音频领域，编码 器用于将原始数据转换为 可在电视、手机和其他设 备上播放的格式。
加密和解密
编码器用于将明文转换为 密文，以保护数据的机密 性。
译码器在现实生活中的应用
数据解压缩
译码器用于将压缩的数据解压缩回其原始形式，以便于处理和查 看。
译码器的分类
2-4线译码器
将2位二进制代码译成4个输出信号，常用于地址 译码和数据分配。
3-8线译码器
将3位二进制代码译成8个输出信号，常用于显示 驱动器和存储器寻址。
4-16线译码器
光电编码器的原理及应用
光电编码器的原理及应用光电编码器是一种常见的传感器设备，用于将物理运动转换为电信号，通过测量位置、速度和角度等参数来监测和控制运动系统。
本文将介绍光电编码器的工作原理和常见的应用领域。
一、光电编码器的工作原理光电编码器由光电传感器和编码盘组成。
光电传感器通常是由发光二极管（LED）和光敏元件（如光电二极管或光电二极管阵列）组成，放置在编码盘的两侧。
编码盘上有一系列等距分布的透明和不透明区域，当物体运动时，光电编码器监测到编码盘上透明和不透明区域之间的光变化。
当LED发射出光线照射到光电编码器的编码盘上时，光线会穿透透明区域，而被不透明区域所遮挡。
光敏元件接收到光线的强度变化，将其转化为电信号。
通过分析这些电信号，我们可以获取到运动物体的位置、速度以及方向等信息。
二、光电编码器的应用领域1. 机械工业光电编码器在机械工业中广泛应用于运动控制系统，如数控机床、工业机器人和自动化生产线等。
通过使用光电编码器，可以实现对机械设备的高精度位置测量和运动控制，提高生产效率和产品质量。
2. 医疗设备在医疗器械领域，光电编码器可用于精确测量和控制医疗设备的运动，如手术机械臂、X射线机和CT扫描等。
通过光电编码器的应用，可以确保医疗设备的准确性和安全性，提高医疗诊断和治疗的效果。
3. 汽车工业光电编码器在汽车工业中被广泛用于车辆的电子稳定控制、传动系统和方向盘位置检测等方面。
通过对车辆各部件的精确测量和控制，可以提高行驶安全性和驾驶舒适度。
4. 电子设备光电编码器也被应用于电子设备中，如光学鼠标、打印机和数码相机等。
光电编码器可以测量光标在表面上的位置，通过对光标位置的检测，可以实现精确的光学定位和跟踪功能。
三、总结光电编码器是一种常见的传感器设备，通过将物理运动转换为电信号，实现对运动系统的监测和控制。
光电编码器的工作原理是利用光敏元件对光线的强度变化进行测量和转换。
光电编码器在机械工业、医疗设备、汽车工业和电子设备等领域有着广泛的应用，可以提高产品的精确性、性能和安全性。
《传感器技术与应用》期末复习题库
《传感器技术与应用》期末复习题库一、判断题1、可以感受被测量并按照一定规律将其转换成可输出信号的器件或装置称之为传感器。
（）2、每一个传感器都必须由敏感元件和转换元件组成。
（）3、传感器的输入量大多为非电量，如电压、电流等，而输出多为电量，如位移、重量、压力、速度或震动等。
（）4、电子秤的弹性元件属于敏感元件。
（）5、传感器的发展趋势最主要是追求新工艺、新功能、新材料、新理论，所以其可靠性和稳定性可以不需要考虑。
（）6、我们对传感器的追求是其具有较好的精度，功能多样化，同时具有大的测量范围。
（）7、传感器的选择首要考虑因素是其综合经济性。
（）8、检测技术主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。
（）9、热电偶和压电式传感器可以将被测量转换成电参量，需通过外部辅助电源作用下才能输出电信号。
（）10、电阻应变式传感器可以将被测量直接转换成电信号输出。
（）二、选择题1、压力传感器、温度传感器、位移传感器是按照（）对传感器进行分类。
A、物理原理B、能量关系C、被测量D、输出信号类型2、光电编码器、光电开关、感应同步器的输出信号是（）信号。
A、模拟量B、数字量C、两者都可以D、不确定3、热电阻、压电式传感器的输出信号是（）信号。
A、模拟量B、数字量C、两者都可以D、不确定4、电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器是按照（）进行分类。
A、物理原理B、能量关系C、被测量D、输出信号类型第二章一、判断题1、传感器的基本特性体现了其输出反应输入的能力。
（）2、传感器的检测能力只受到其自身特性的影响，与外部环境无关。
（）3、传感器在测量静态参数的时候我们主要考虑其静态性能指标，比如灵敏度，线性度等。
（）4、一般情况下，传感器分为静态传感器和动态传感器，静态传感器用于静态参数的测量。
（）5、静态被测量是不随时间的变化而变化或变化缓慢的被测量。
（）6、传感器的灵敏度越高其非线性误差越大。
（）7、理想传感器的输出是输入变化规律的再现，即具有相同的时间函数，能够实时体现输入的变化规律。
光电编码器的介绍
光电编码器的介绍光电编码器（Optical Encoder）是一种由光电开关和编码盘组成的测量装置，用于测量旋转运动或线性运动的位置、速度和方向。
它是将机械运动转换为电信号的传感器，广泛应用于工业自动化系统、机床、医疗设备、机器人等领域。
光电编码器的工作原理是通过光电开关检测光电信号来实现位置和运动的测量。
它由一个光电开关和一个编码盘组成。
编码盘上有一个或多个刻有光透过孔和光遮挡槽的轨道，当编码盘旋转或移动时，光电开关会检测到光透过孔或光遮挡槽，从而产生相应的光电信号。
这些光电信号经过处理电路被转换成电信号，通过计数器或编码器读取，最终获得位置、速度和方向信息。
1.高精度：光电编码器的精度通常可以达到极高的水平，一般在几微米或更小的范围内。
这使得它在需要高精度测量的应用中得到广泛使用，如机床、机器人、印刷设备等。
2.高分辨率：光电编码器具备高分辨率的特点，可以提供更细腻的位置和速度测量。
高分辨率使得光电编码器在需要准确控制位置和速度的应用中得到广泛应用，例如自动导航、精密定位等。
3.快速响应：光电编码器可以实时检测光透过孔或光遮挡槽，从而能够快速响应运动状态的变化，使得它在需要快速反馈和控制的应用中得到广泛应用，如自动调节、速度控制等。
4.高可靠性：光电编码器采用非接触式测量方式，与传统的机械式测量装置相比，具有更长的使用寿命和更低的故障率。
同时，光电编码器具备抗干扰能力强、防尘、防水等特点，适用于各种恶劣环境和工作条件。
5.无需校准：光电编码器的安装和使用非常简单，通常无需进行校准，只需将其安装在需要测量的位置上即可。
这大大减少了安装和维护的时间和成本。
增量式编码器是一种周期性输出脉冲信号的编码器，其输出脉冲的数目与旋转角度或位移成正比。
通过对脉冲信号进行计数、计算和运算，可以获得位置和速度信息。
增量式编码器常用于需要持续测量和监控位置和速度变化的应用中。
绝对式编码器通过在编码盘上刻上固定的编码序列来实现位置测量，每个位置都有唯一的编码码，从而可以准确地确定位置。
光电编码器习题
1、生产布料的车间用图所示的装置来检测和控制布料卷取过程中的松紧程度。
请分析填空。
图差动变压器式张力检测控制系统1 —变速传送电动机2 —传动辊3 —导向辊4 —张力辊5 —衔铁6 —砝码7 —卷取辊 8 —布料 9 —伺服电动机当卷取辊转动太快时，布料的张力将 _________ （增大 / 减小）。
导致张力辊向 ________ （上 / 下）位移。
使差动变压器的衔铁不再处于中间位置。
N 21 与N 1 之间的互感量M 1 _______ （增加 / 减小），N 22 与N 1 的互感量M 2 _______ 。
因此U 21 ______ （增大 / 减小），U 22 ______ ，经差动检波之后的U o 为 ______ （负 / 正）值，去控制伺服电动机，使它的转速变______ （快 / 慢），从而使张力恒定。
2、左图所示为一人体身高和体重测量装置外观，右图所示为测量身高的传动机构简图，请分析填空并列式计算。
图测量身高的传动机构简图a ）测量装置外观b ）传动机构简图1 —底座2 —标杆3 —原点4 —立柱5 —皮带轮6 —传动带7 —电动机8 —光电编码器1 ）测量体重的荷重传感器应该选择 _____________ 。
该传感器应安装在部位。
2 ）设传动轮的减速比为 1 ： 5 （即D 1 ：D 2 =1 ： 5 ），则电动机每转一圈，皮带轮转了 ________ 圈。
3 ）在身高测量中，若光电编码器的参数为 1024p / r ，则电动机每转动一圈，光电编码器产生 _________ 个脉冲。
4 ）设皮带轮的直径 D=0.1592m ，则皮带轮每转一圈，标杆上升或下降 m 。
电动机每转一圈，标杆上升或下降 _______________m 。
每测得一个光电编码器产生的脉冲，就说明标杆上升或 ___________________m 。
5) 设标杆原位（基准位置）距踏脚平面的高度h 0 =2.2m ，当标杆从图中的原位下移碰到人的头部时，共测得 5120 个脉冲，则标杆位移了______________________m ，该人的身高h =___________________m 。
光电编码器概述
4.2.3 编码器在数控机床中的应用 (1) 位移测量。在数控机床中编码器和伺服电动机同轴连接或连接在 滚珠丝杠末端用于工作台和刀架的直线位移测量。在数控回转工作台 中，通过在回转轴末端安装编码器，可直接测量回转工作台的转角位 移。 (2) 主轴控制。当数控车床主轴安装编码器后，则该主轴具有C轴插 补功能，可实现主轴旋转与z坐标轴进给的同步控制；恒线速切削控制 ，即随着刀具的径向进给及切削直径的逐渐减小或增大，通过提高或 降低主轴转速，保持切削线速度不变；主轴定向控制等。
4.2 光 电 编 码 器
编码器是一种旋转式转角位移检测元件，通常装在被检测的轴上．随被
测轴一起旋转，可将被测轴的角位移转换成增量式脉冲或绝对式代码的形
式。编码器根据输出信号的方式不同，可分为脉冲增量式编码器和绝对式 编码器。
4.2.1 增量式编码器
常用的增量式旋转编码器为增量式光电编码器，如图4-6所示。光电编码器 由带聚光镜的发光二极管(LED)、光栏板、光电码盘、光敏元件及信号处理电 路组成。其中，光电码盘是在一块玻璃圆盘上镀上一层不透光的金属薄膜，然 后在上面制成圆周等距的透光和不透光相间的条纹，光栏板上具有和光电码盘 相同的透光条纹。光电码盘也可由不锈钢薄片制成。当光电码盘旋转时，光线 通过光栏板和光电码盘产生明暗相间的变化，由光敏元件接收，光敏元件将光 信号转换成电脉冲信号。光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度 ，而这与光电码盘圆周的条纹数有关，即分辨角为
4.2 光 电 编 码 器
什么是光电 编码器
什么是光电编码器什么是光电编码器一、光电编码器简介光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字检测装置，它是一种通过光电转换，将输至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，它主要用于速度或位置(角度)的检测。
具有精度高、响应快、抗干扰能力强、性能稳定可靠等显著的优点。
按结构形式可分为直线式编码器和旋转式编码器两种类型。
旋转编码器主要由光栅、光源、检读器、信号转换电路、机械传动等部分组成。
光栅面上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期;分别用两个光栅面感光。
由于两个光栅面具有90°的相位差，因此将该输出输入数字加减计算器，就能以分度值来表示角度。
它们的节距从光电编码器的输出信号种类来划分，可分为增量式和绝对值式两大类。
旋转增量式编码器转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。
这样，当停电后，编码器不能有任何的移动;当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。
绝对编码器光码盘上有许多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线…编排，这样在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码(格雷码)，这就称为位绝对编码器。
这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。
绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。
这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。
由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工业控制定位中。
编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出等输出形式。
串行输出是时间上数据按照约定，有先后输出;空间上，所有位数的数据都在一组电缆上(先后)发出。
自动检测技术习题+往年期末考试
1．测量系统的静态特性是输入量和输出量不随时间变化或变化缓慢时,输出与输入之间的关系。
2．电阻应变效应是指金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值随着所受机械变形（伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。
3．测量误差按性质分为系统误差、随机误差和粗大误差。
4．在光照作用下，物体内电子逸出物体表面，在回路中形成光电流的现象称为外光电效应;在光照作用下，物体导电性能发生改变的现象称为内光电效应。
5．现代测试系统基本型结构包括传感器、信号调理、数据采集、计算机及输出显示、打印等环节。
6．请列举2个超声波传感器可以测量的物理量：厚度、无损探伤、计数、距离等7．为利用电桥的和差特性,提高系统的灵敏度，应使相对桥臂上电阻应变极性相同，相邻桥臂上电阻应变极性相反.8．GPS卫星导航系统由3部分组成，分别是空间星座部分;地面支撑系统;用户设备；9．线性度是指系统输入输出特性与拟合直线的不一致程度，也称非线性误差,常用的直线拟合方法有理论拟合、最小二乘拟合；端点连线拟合等.10．常用的应变片有金属电阻应变片与半导体两大类,其中灵敏度较高的是半导体应变片，线性度较好的是金属应变片。
11．为了加强居民小区的安全,可以在小区围墙上加装红外图像（红外摄像仪）传感器进行昼夜监控。
三. 简答题（共35分，每题5分)1。
检测系统的基本任务是什么?获取有用的信息,即借助专门的设备、仪器、设计合理的实验方法与必需的信号分析及数据处理，获得与被测对象有关的信息，最后将结果进行显示或输入到其它信息处理装置、控制系统。
2.根据电容传感器的工作原理说明它的分类以及能够测量哪些物理参量?根据电容式传感器的工作原理，可分为变间距式、变面积式和变介电常数式,利用极板间距和极板覆盖面积的变化，可以测量直线位移或角位移；通过弹性元件也可以测量力、压力、振动或加速度等;利用介电常数的变化还可以进行一些特殊量的测量，如液位、浓度、厚度、湿度等3.为什么不能用压电传感器测量变化比较缓慢的信号？压电式传感器只有在负载阻抗无穷大、内部也无漏电时,受力后产生的电压（电荷)才能长期保存下来，否则电路将以某时间常数按指数规律放电.这对于测量缓变信号极为不利，必将造成测量误差。
《光电编码器》课件
应用案例二
工业自动化：用于控制机械臂、机器人等设备的运动 医疗设备：用于控制医疗设备的精确定位和运动 航空航天：用于控制航天器的姿态和运动 汽车电子：用于控制汽车电子设备的运动和定位
应用案例三
工业自动化：用于 控制机械臂、机器 人等设备的运动
医疗设备：用于 医疗设备的精确 定位和运动控制
航空航天：用于 航天器的姿态控 制和导航系统
光电编码器的市 场分析
市场需求
光电编码器广泛 应用于工业自动 化、机器人、医 疗设备等领域
随着工业4.0和 智能制造的发展， 光电编码器的市 场需求不断增长
光电编码器在精 度、稳定性、可 靠性等方面具有 优势，受到市场 青睐
光电编码器市场 竞争激烈，需要 不断创新和优化 产品性能，提高 市场竞争力
额
竞争策略：价 格战、技术战、
品牌战等
发展趋势：智 能化、小型化、
高精度等
市场规模和增长率
光电编码器市场 规模：全球市场 规模约100亿美 元
增长率：预计未 来五年内，光电 编码器市场将以 5%的复合增长 率增长
应用领域：主要 应用于工业自动 化、机器人、医 疗设备等领域
竞争格局：市场 竞争激烈，主要 厂商包括SICK、 Balluff、 Omron等
市场拓展：扩大 光电编码器的应 用领域，如工业 自动化、机器人、 医疗设备等
合作共赢：加强 与上下游企业的 合作，共同推动 光电编码器的发 展
环保节能：注重 光电编码器的环 保性能，降低能 耗，提高能源利 用率
光电编码器的案 例分析
应用案例一
案例名称：智能机器人 应用领域：工业自动化 应用原理：光电编码器用于机器人关节角度测量 应用效果：提高机器人定位精度和稳定性
光电编码器工作原理
光电编码器工作原理光电传感器是光电编码器的核心部件，它通常由发光二极管（LED）和光敏二极管（光电二极管或光敏三极管）组成。
光源发出光线照射到编码盘上，光电传感器接收到反射回来的光线并将其转换为电信号。
编码盘是安装在物体上的一个圆盘，它通常由透明材料制成，并在其上刻有一系列等间距的透明和不透明的刻痕。
这些刻痕称为编码位，用于记录物体的位置或运动。
编码盘的大小和刻痕的数量取决于需要测量的范围和精度。
当光源光线照射到编码盘上时，透明和不透明的刻痕将使光线通过或被遮挡，达到光电传感器时会引起电信号的变化。
根据刻痕的变化，光电传感器会输出一系列脉冲信号。
信号处理电路主要负责处理光电传感器输出的脉冲信号。
它通常包括计数器和时钟电路。
计数器用于记录脉冲信号的数量，从而确定位置或计算运动的速度。
时钟电路则用来保证脉冲信号的稳定性和准确性。
输出电路主要将处理后的信号转换为实际可用的电信号。
它通常包括电平转换电路和接口电路。
电平转换电路将处理后的信号转换为与输入设备（如计算机或控制器）匹配的电平信号。
接口电路将电信号传递给输入设备，实现数据的传输和处理。
1.光源发出光线照射到编码盘上。
2.光电传感器接收到反射回来的光线，并将其转换为电信号。
3.光电传感器输出的电信号经过信号处理电路进行处理，包括计数和时钟同步。
4.处理后的信号经过输出电路转换为实际可用的电信号。
5.输出电信号传递给输入设备进行数据传输和处理。
需要注意的是，光电编码器可以测量物体的位置和运动。
当测量位置时，可以根据脉冲信号的数量计算物体的位移。
当测量运动时，可以根据脉冲信号的频率计算物体的速度。
光电编码器考核试卷
B.编码器的安装角度
C.编码器的安装方向
D.编码器的安装位置
13.下列哪种光电编码器的输出信号可以直接表示被测物体的位置信息？（）
A.增量式编码器
B.绝对式编码器
C.线性编码器
D.旋转编码器
14.光电编码器中，光电码盘的作用是什么？（）
A.产生光电信号
B.传输光电信号
C.检测光电信号
A.编码器的分辨率
B.编码器的安装方式
C.编码器的工作环境
D.编码器的输出信号类型
20.以下哪些场合适合使用线性光电编码器？（）
A.位置测量
B.速度测量
C.角度测量
D.直线位移测量
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.光电编码器是一种将机械位移转换为电信号的装置，它主要由____、____和信号处理电路组成。
A.放大电路
B.滤波电路
C.整形电路
D.译码电路
12.以下哪些情况可能导致光电编码器输出信号异常？（）
A.编码器内部电路故障
B.编码器线缆损坏
C.编码器受到强烈振动
D.编码器安装角度不当
13.以下哪些光电编码器具有掉电记忆功能？（）
A.增量式编码器
B.绝对式编码器
C.线性编码器
D.旋转编码器
14.以下哪些场合适合使用绝对式编码器？（）
C.避免在高温环境中安装
D.尽量减小编码器与被测物体的距离
9.以下哪些光电编码器适用于直线位移测量？（）
A.线性编码器
B.增量式编码器
C.绝对式编码器
D.旋转编码器
10.以下哪些因素会影响光电编码器的使用寿命？（）
光电编码器与位置测量技术考核试卷
C.避免强电磁干扰
D.定期对编码器进行校准
7.光电编码器信号输出方式包括以下哪些？（）
A.脉冲信号
B.电压信号
C.电流信号
D.串行数字信号
8.以下哪些情况下需要使用光电编码器进行位置测量？（）
A.数控机床
B.电梯控制系统
C.机器人
D.普通家电
9.光电编码器在使用过程中可能出现的故障有哪些？（）
C.信号线接触不良
D.编码器过载
15.以下哪些措施可以用于保护光电编码器？（）
A.防尘
B.防潮
C.防震
D.防腐蚀
16.光电编码器在安装时，以下哪些注意事项需要遵守？（）
A.避免高温环境
B.避免潮湿环境
C.保持编码器清洁
D.避免强烈的机械振动
17.以下哪些因素会影响光电编码器的响应速度？（）
A.信号处理电路的设计
4.绝对式光电编码器的特点有哪些？（）
A.断电后位置信息保持
B.编码器线数多
C.信号处理复杂
D.成本较高
5.以下哪些技术可以用于提高光电编码器的分辨率？（）
A.增加光栅盘线数
B.提高信号处理频率
C.使用高精度光电检测器
D.减小光栅盘直径
6.在安装光电编码器时，以下哪些措施可以减少误差？（）
A.确保编码器与被测物体同轴
A.光源稳定性
B.光栅盘的质量
C.信号处理电路的抗干扰能力
D.编码器的安装方向
10.光电编码器输出信号的类型通常有哪两种？（）
A.数字信号和模拟信号
B.开关信号和脉冲信号
C.正弦波信号和余弦波信号
D.方波信号和三角波信号
11.以下哪种光电编码器适用于高速旋转测量？（）
光电编码器习题
1、生产布料的车间用图所示的装置来检测和控制布料卷取过程中的松紧程度。
请分析填空。
图差动变压器式张力检测控制系统1 —变速传送电动机2 —传动辊3 —导向辊4 —张力辊5 —衔铁6 —砝码7 —卷取辊 8 —布料 9 —伺服电动机当卷取辊转动太快时，布料的张力将 _________ （增大 / 减小）。
导致张力辊向 ________ （上 / 下）位移。
使差动变压器的衔铁不再处于中间位置。
N 21 与N 1 之间的互感量M 1 _______ （增加 / 减小），N 22 与N 1 的互感量M 2 _______ 。
因此U 21 ______ （增大 / 减小），U 22 ______ ，经差动检波之后的U o 为 ______ （负 / 正）值，去控制伺服电动机，使它的转速变______ （快 / 慢），从而使张力恒定。
2、左图所示为一人体身高和体重测量装置外观，右图所示为测量身高的传动机构简图，请分析填空并列式计算。
图测量身高的传动机构简图a ）测量装置外观b ）传动机构简图1 —底座2 —标杆3 —原点4 —立柱5 —皮带轮6 —传动带7 —电动机8 —光电编码器1 ）测量体重的荷重传感器应该选择 _____________ 。
该传感器应安装在部位。
2 ）设传动轮的减速比为 1 ： 5 （即D 1 ：D 2 =1 ： 5 ），则电动机每转一圈，皮带轮转了 ________ 圈。
3 ）在身高测量中，若光电编码器的参数为 1024p / r ，则电动机每转动一圈，光电编码器产生 _________ 个脉冲。
4 ）设皮带轮的直径 D=0.1592m ，则皮带轮每转一圈，标杆上升或下降 m 。
电动机每转一圈，标杆上升或下降 _______________m 。
每测得一个光电编码器产生的脉冲，就说明标杆上升或 ___________________m 。
5) 设标杆原位（基准位置）距踏脚平面的高度h 0 =2.2m ，当标杆从图中的原位下移碰到人的头部时，共测得 5120 个脉冲，则标杆位移了______________________m ，该人的身高h =___________________m 。
电力拖动自动控制系统练习题最终版
判断题采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。
（√）只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。
（√）直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。
（√）静差率和机械特性硬度是一回事。
（×）使用PI调节器构成的无静差调速系统稳态精度不受反馈检测装置的影响。
电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压的大小并非仅取决于速度给定的大小。
（√）转速、电流反馈控制无静差可逆调速系统稳态时电力电子装置控制电压的大小取决于电流调节器输入信号的大小。
（×）反馈控制系统的精度只取决于给定的精度。
（×）双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。
（×）对于有环流可逆V-M系统，在一般情况下允许两组晶闸管同时处于整流状态。
（×）逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
（×）可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。
（√）双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。
（×）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。
（×）α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√）α=β配合工作制的有环流可逆调速系统的正向制动过程中，转速调节器饱和，电流调节器不饱和。
（×）转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。
（×）电压闭环相当于电流变化率闭环。
（√）闭环系统可以改造控制对象。
（√）闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。
V-M系统中平波电抗器的电感量一般按照额定负载时保证电流连续的条件来选择。
（×）直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。
习题3光电编码器
习题3 光电编码器一. 判断下列说法的对错，并将错的地方改正。
1. ( )手轮（MPG ）实际上是编码器。
2、( )增量型旋转编码器有分辨率的差异，使用每圈产生的脉冲数来计量，脉冲数越多，分辨率越高。
3（ ）在数控车床上加工螺纹，主轴编码器起到了主轴转动与进给运动的联系作用。
4、（ ）半闭环和全闭环位置反馈系统的根本差别在于位置传感器安装的位置不同，半闭环的位置传感器安装在工作台上，全闭环的位置传感器安装在电机的轴上。
5、（ ）检测元件的作用是检测位移和速度的实际值，并向数控装置或伺服装置发送反馈信号，从而构成闭环控制。
6.（ ）接触式码盘属于绝对式的检测方式。
7.（ ）对于接触式码盘来说，码道的圈数越多，则其所能分辨的角度越小，测量精度越高。
8.（ ）绝对式（absolute ）光电码盘与增量式（incremental ）光电码盘结构相似。
9.（ ）光电脉冲编码器既可以测量位置，又可以测量速度。
二. 填充，以完成下列各表述。
1. 半闭环控制系统常以 为反馈元件。
2. 在一台制造精度良好的闭环数控机床上，机床的定位精度主要取决于 的精度。
3. 测量装置的倍频电路的作用是 。
4.下图说明 。
图3-1-1 旋转编码器图3-1-2 旋转编码器结构原理图图3-1-3 手摇脉冲发生器3、检测脉冲当量要达到0.001mm ，至少 位的绝对编码器。
5. 选择编码器时根据 。
6. 刀架编码器是绝对式的光电编码器，它用于数控机床的旋转刀架上，控制刀具的工位，可以自动换刀。
下表是12工位的刀架编码器输出正逻辑真值表。
请按标号顺序完成横线部7. 增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：A,B 和Z ，A 脉冲在前，B 脉冲在后，A,B 脉冲相差 度，每圈发出一个Z 脉冲，可作为 。
一般利用A 超前B 或B 超前A 进行 。
8. 某主轴外装定向编码器为1024脉冲/转，通过4倍频电路，主轴每转为 脉冲，主轴位置检测单位为 。
光电编码器基础知识[试题]
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光电编码器基础知识1.1 概述光电编码器是一种集光、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。
近10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。
光电编码器可以定义为：一种通过光电转换，将输至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，它主要用于速度或位置（角度）的检测。
典型的光电编码器由码盘（Disk）、检测光栅（Mask）、光电转换电路（包括光源、光敏器件、信号转换电路）、机械部件等组成。
一般来说，根据光电编码器产生脉冲的方式不同，可以分为增量式、绝对式以及复合式三大类。
按编码器运动部件的运动方式来分，可以分为旋转式和直线式两种。
由于直线式运动可以借助机械连接转变为旋转式运动，反之亦然。
因此，只有在那些结构形式和运动方式都有利于使用直线式光电编码器的场合才予使用。
旋转式光电编码器容易做成全封闭型式，易于实现小型化，传感长度较长，具有较长的环境适用能力，因而在实际工业生产中得到广泛的应用，在本书中主要针对旋转式光电编码器，如不特别说明，所提到的光电编码器则指旋转式光电编码器。
1.2 增量式光电编码器1.2.1 原理及其结构增量式光电编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，但是不能通过输出脉冲区别出在哪个位置上的增量。
它能够产生与位移增量等值的脉冲信号，其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化（速度）的传感方法，它是相对于某个基准点的相对位置增量，不能够直接检测出轴的绝对位置信息。
一般来说，增量式光电编码器输出A、B两相互差电度角的脉冲信号（即所谓的两组正交输出信号），从而可方便地判断出旋转方向。
同时还有用作参考零位的Z相标志（指示）脉冲信号，码盘每旋转一周，只发出一个标志信号。
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习题3 光电编码器
一. 判断下列说法的对错，并将错的地方改正。
1. ( )手轮（MPG ）实际上是编码器。
2、( )增量型旋转编码器有分辨率的差异，使用每圈产生的脉冲数来计量，脉冲数越多，分辨率越高。
3（ ）在数控车床上加工螺纹，主轴编码器起到了主轴转动与进给运动的联系作用。
4、（ ）半闭环和全闭环位置反馈系统的根本差别在于位置传感器安装的位置不同，半闭环的位置传感器安装在工作台上，全闭环的位置传感器安装在电机的轴上。
5、（ ）检测元件的作用是检测位移和速度的实际值，并向数控装置或伺服装置发送反馈信号，从而构成闭环控制。
6.（ ）接触式码盘属于绝对式的检测方式。
7.（ ）对于接触式码盘来说，码道的圈数越多，则其所能分辨的角度越小，测量精度越高。
8.（ ）绝对式（absolute ）光电码盘与增量式（incremental ）光电码盘结构相似。
9.（ ）光电脉冲编码器既可以测量位置，又可以测量速度。
二. 填充，以完成下列各表述。
1. 半闭环控制系统常以 为反馈元件。
2. 在一台制造精度良好的闭环数控机床上，机床的定位精度主要取决于 的精度。
3. 测量装置的倍频电路的作用是 。
4.下图说明 。
图3-1-1 旋转编码器
图3-1-2 旋转编码器结构原理图
图3-1-3 手摇脉冲发生器
3、检测脉冲当量要达到0.001mm ，至少 位的绝对编码器。
5. 选择编码器时根据 。
6. 刀架编码器是绝对式的光电编码器，它用于数控机床的旋转刀架上，控制刀具的工位，可以自动换刀。
下表是12工位的刀架编码器输出正逻辑真值表。
请按标号顺序完成横线部
7. 增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：A,B 和Z ，A 脉冲在前，B 脉冲在后，A,B 脉冲相差 度，每圈发出一个Z 脉冲，可作为 。
一般利用A 超前B 或B 超前A 进行 。
8. 某主轴外装定向编码器为1024脉冲/转，通过4倍频电路，主轴每转为 脉冲，主轴位置检测单位为 。
9．某机床采用的增量式的编码器的分辨力为0.01mm/脉冲，
则工作台每移动0.01mm ，检测装置便发出一个脉冲，当计数为2000个脉冲时，此时伺服电动机正好旋转2周，则这台机床所用的传动丝杠的螺距为 mm 。
10. 一个数控系统中，如果把CNC 装置比作人的大脑，把伺服控制装置比作四肢，则位置传感器相当于人的 。
三. 选择正确的答案。
1. 数控机床常用的直线位移直接测量装置是 。
A. 光电旋转编码器
B. 旋转变压器
C. 直线光栅尺(linear scale) 2. 增量式脉冲编码器(pulse encoder)输出的A 、B 两相，其相位差为90o ，它的作用是 。
A. 用于细分 B. 提高可靠性 C. 判别旋向 3. 数字式位置检测装置的输出信号是 。
A. 电脉冲
B. 电流量
C. 电压量 4. 有一增量脉冲编码器为2000线，那么它的Z 相输出为 。
A. 1脉冲/转
B. 2000脉冲/转
C. 8000脉冲/转
图3-1-3 旋转编码器输出信号
5. 闭环和半闭环系统在结构上的主要区别是。
A. 采用的驱动电机不同
B. 位置检测元件的安装位置不同
C. 速度检测元件的安装位置不同
6. 对一个16位的绝对式脉冲编码盘而言，它能测出的最小角位移为。
A、11.25º
B、0.196º
C、0.0055º
7.一增量式脉冲发生器每转输出脉冲数为5000，如果单次脉冲的脉冲宽度不能小于6微秒，
则该脉冲发生器最高允许的转速为。
A.1000转/分
B.2000转/分
C.4000转/分
D.120000转/分
8. 数控机床加工过程中，“恒线速切削控制”的目的是
A.保持主轴转速的恒定
B.保持进给速度的恒定
C.保持切削速度的恒定
D.保持金属切除率的恒定
9. 编码器的四线连接（A、A-、B、B-）通常是。
A．伺服电机编码器 B. 手摇脉冲发生器 C. 单向计数器
10、某机床不能进行螺纹切削，应检查
A. 主轴位置编码器
B. 接近开关
C. 进给倍率开关
5 ，现12、增量式脉冲发生器，其单个（又称单次）脉冲的典型脉冲周期（又称宽度）为S
要求其最高允许测量转速为4000r/min，请选择每转脉冲数。
A.2000
B.3000
C.4000
D.5000
12. 在增量式光电码盘测量系统中，使光栏板的两个夹缝距离比码盘两个夹缝之间的距离小1/4节距，使两个光敏元件的输出信号相差1/2相位，目的是。
A.测量被检工作轴的回转角度
B.测量被检工作轴的转速
C.测量被检工作轴的旋转方向
编码器的四线连接（A、A-、B、B-）通常是 B 。
A．伺服电机编码器 B. 手摇脉冲发生器 C. 单向计数器
6. Which of the following code discs is used for incremental encoders?
A. B.
7. The is used as the position detector in a CNC machine tool.
A. relay
B. pulse encoder
C. tape reader
四. 按要求回答问题或完成作业。
1. 编码器的六脉冲信号是什么？分别起什么作用？画出六脉冲信号图。
2. 简述编码器在数控机床中的应用。
4. 有一与伺服电动机同轴安装的光电编码器，指标为1024脉冲/转，该伺服电动机与螺距为6mm的滚珠丝杠通过联轴器直连，在位置控制伺服中断4ms内，光电编码器输出脉冲信号经4倍频处理后，共计脉冲数为0.5K（1K=1024）。
问：
（1）工作台位移了多少？
（2）伺服电动机的转速为多少？
（3）伺服电动机的旋转方向是怎样判别的？。