传感器技术及实训第7章3

m1
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
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T法测速（适合于低转速场合）
编码器输出脉冲
m2 时钟脉冲fc
···
编码器每转产生 N 个脉冲，用已知
1—绝对式编码器 2—电动机 3—转轴 4—转盘 5—工件 6—刀具
由于绝对式编码器每一转角位置均 有一个固定的编码输出，若编码器 与转盘同轴相连，则转盘上每一工 位安装的被加工工件均可以有一个 编码相对应，转盘工位编码如图所 示。当转盘上某一工位转到加工点 时，该工位对应的编码由编码器输 出给控制系统。
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图7-14 增量式码盘
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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：
360o
n
分辨率 1 n
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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。
不透光区
10码道光电绝对式码盘
绝对式码盘与增量
式码盘有何区别？
零位标志
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绝对式光电编码器由光源、光学系统、安装在旋转 轴上码盘、光电接收元件、处理电路等组成。
码盘由光学玻璃制成，其上刻有许多同心码道，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。
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编码器输出脉冲
m2 时钟脉冲fc
···
n = 60fc /（Nm2 ） = 60*1000000/（1024*3000）
=19.53 r/min
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编码器的安装方式
1.编码器 的套式安装
安装套
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2.编码器的轴式安装
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安装轴
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编码器在定位加工中的应用
将机械转动的模拟量（位移）转换成以数字代码形 式表示的电信号，这类传感器称为编码器。编码器 以其高精度、高分辨率和高可靠性被广泛用于各种 位移的测量。
角编码器又称为码盘，它能够将角度转换为数字编 码，是一种数字式的传感器。码盘按结构可以分为 接触式、电磁式和光电式三种，后两种为非接触式 测量，在这里只讨论光电式码盘传感器，也称为光 电编码器。
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。
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7.3.2 绝对式编码器
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
点有4点：
1)循环码码盘具有轴对称性，其最高位相反，其余 各位相同；
2)循环码为无权码； 3)循环码码盘转到相邻区域时，编码中只有一位发
生变化，不会产生粗误差。 4）对于n位循环码码盘，与二进制码一样，具有
2n种不同编码，最小分辨率α =360°/2n。
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7.3.3角编码器的应用
AB
A
C
B
C
光敏元件
盘码及 狭缝
零位标志
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增量式光电脉冲编码器最初的结构就是一种光电 码盘，光电码盘由光学玻璃制成，其上刻有许多 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。
增量式编码器又称脉冲编码器，是一种旋转式脉 冲发生器。它把机械转角变成电脉冲，是一种常 用的角位移传感器。
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其他角编码器外形
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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。
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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）
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7.3.1增量式编码器
转轴 LED 光栏板及辨向用的A、B狭缝
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。
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M法测速（适合于高转速场合）
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
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）
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例题
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
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4位8421二进制码盘与二进制循环码盘（格雷码盘）
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4位格雷码码盘与4位8421二进制码盘相比，特
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 ）
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T法测速举例
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 ：
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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
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2．绝对式光电编码器
低位
高位
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）
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绝对式光电编码器的分辨力及分辨率
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数控加工中心
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编码器在数控 加工中心的刀库选 刀控制中的应用
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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）