光电码盘PPT演示课件
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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。
14
4.2.4 应用
光学码盘测角仪的原理图 1－光源 2－大孔径非球面聚光镜 3－码盘 4－狭缝 5－光电元件
15
脉冲当量变换
编码器的分辨力所代表的角度不是整齐的数，显示器 总是希望以度、分、秒来表示，为此需要使用脉冲当 量变换电路。
4.2.1 工作原理 4.2.2 码盘和码制 4.2.3 二进制码与循环码的转换 4.2.4 应 用
3
4.2.2 码盘和码制
6 位 二 进 制 码 盘Baidu Nhomakorabea
根据码盘起始和终止位置就可确定转角，与转动中间过程无关 。
4
二进制码盘主要特点：
（1）n位(n个码道)的二进制码盘具有2n种不同编码，称其
容量为2n， 其最小分辨力θ1＝3600／2n，它的最外圈角 节距为2θ1；
8
(a) 四位二进制码盘展开图 (b) 采用双读数头消除粗大误差的示意图
9
六 位 的 循 环 码 码 盘
(1)n位循环码码盘具有2n种不同编码； (2)循环码码盘具有轴对称性，其最高位相反，其余各位相同； (3)循环码为无权码； (4)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。
n = 60 × 65536 /（1024 × 5） r/min
= 768 r/min
18
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 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 ）
20
编码器在定位加工中的应用
1—绝对式编码器 2—电动机 3—转轴 4—转盘 5—工件 6—刀具
设该增量式光电编码器 的参数为1024 p/r，大、小 皮带轮的传动比为5，若希望 当加工好元件1后紧接着加工 元件8，则电动机转动了多少 分之几圈？应等待编码器给 出多少脉冲数时，电动机停 转？
编码器在数控加
（2）二进制码为有权码，编码Cn,Cn-1，…，C1对应于由零 位算起的转角为：
n
C
i
2
i
1 1
i 1
（3）码盘转动中，CK变化时，所有Cj(j<K)应同时变化。
5
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
6
绝对式光电编码器
低位 高位
10
4.2.3 二进制码与循环码的转换
4位二进制码与循环码的对照表
Cn Rn Ci Ci1 Ri Ri Ci1 Ci
11
补：增量式编码器
转轴 LED
光栏板及辨向用的A、B狭缝
A B
C
AB C
光敏元件
盘码及 狭缝 零位标志
12
增量式光电编码器的分辨力及分辨率
1.分辨力及分辨率
T法测速举例
19
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 ：
编码器输出脉冲
m2 时钟脉冲fc
···
n = 60fc /（Nm2 ） = 60*1000000/（1024*3000）
=19.53 r/min
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：
360
n
分辨率 1
2.输出波形
n
11-3 11-4
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，
1
4.2 光电码盘
数字式传感器: 把输入量转换成数字量输出 优点：测量精度和分辨力高，抗干扰能力强，能避免
在读标尺和曲线图时产生的人为误差，便于用 计算机处理。 角度数字编码器（码盘）或直线位移编码器（码尺） 原理分类：电触式、电容式、感应式和光电式等 类型：绝对是编码器和增量式编码器
2
4.2 光电码盘
21
工中心的刀库选刀控
制中的应用
角编码器与 旋转刀库连接
刀具
旋转刀库 角编码器的输出为
当前刀具号
被加工工件
角编码器的应用
16
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。
M法测速（适合于高转速场合）
m1
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）
17
例题
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 ：
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）
7
二进制码盘的粗大误差及消除
要求各个码道刻划精确，彼此对准，这给码盘 制作造成很大困难。由于微小的制作误差，只 要有—个码道提前或延后改变，就可能造成输 出的粗大误差。
消除粗大误差方法： 双读数头法，循环码代替二进制码 双读数头的缺点是读数头的个数增加了一倍。 当编码器位数很多时，光电元件安装位置也有 困难。
并设置了两组光敏元件A、B，有时又称为sin、cos元件。
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）
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4.2.4 应用
光学码盘测角仪的原理图 1－光源 2－大孔径非球面聚光镜 3－码盘 4－狭缝 5－光电元件
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脉冲当量变换
编码器的分辨力所代表的角度不是整齐的数，显示器 总是希望以度、分、秒来表示，为此需要使用脉冲当 量变换电路。
4.2.1 工作原理 4.2.2 码盘和码制 4.2.3 二进制码与循环码的转换 4.2.4 应 用
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4.2.2 码盘和码制
6 位 二 进 制 码 盘Baidu Nhomakorabea
根据码盘起始和终止位置就可确定转角，与转动中间过程无关 。
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二进制码盘主要特点：
（1）n位(n个码道)的二进制码盘具有2n种不同编码，称其
容量为2n， 其最小分辨力θ1＝3600／2n，它的最外圈角 节距为2θ1；
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(a) 四位二进制码盘展开图 (b) 采用双读数头消除粗大误差的示意图
9
六 位 的 循 环 码 码 盘
(1)n位循环码码盘具有2n种不同编码； (2)循环码码盘具有轴对称性，其最高位相反，其余各位相同； (3)循环码为无权码； (4)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。
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 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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编码器在定位加工中的应用
1—绝对式编码器 2—电动机 3—转轴 4—转盘 5—工件 6—刀具
设该增量式光电编码器 的参数为1024 p/r，大、小 皮带轮的传动比为5，若希望 当加工好元件1后紧接着加工 元件8，则电动机转动了多少 分之几圈？应等待编码器给 出多少脉冲数时，电动机停 转？
编码器在数控加
（2）二进制码为有权码，编码Cn,Cn-1，…，C1对应于由零 位算起的转角为：
n
C
i
2
i
1 1
i 1
（3）码盘转动中，CK变化时，所有Cj(j<K)应同时变化。
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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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绝对式光电编码器
低位 高位
10
4.2.3 二进制码与循环码的转换
4位二进制码与循环码的对照表
Cn Rn Ci Ci1 Ri Ri Ci1 Ci
11
补：增量式编码器
转轴 LED
光栏板及辨向用的A、B狭缝
A B
C
AB C
光敏元件
盘码及 狭缝 零位标志
12
增量式光电编码器的分辨力及分辨率
1.分辨力及分辨率
T法测速举例
19
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 ：
编码器输出脉冲
m2 时钟脉冲fc
···
n = 60fc /（Nm2 ） = 60*1000000/（1024*3000）
=19.53 r/min
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：
360
n
分辨率 1
2.输出波形
n
11-3 11-4
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，
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4.2 光电码盘
数字式传感器: 把输入量转换成数字量输出 优点：测量精度和分辨力高，抗干扰能力强，能避免
在读标尺和曲线图时产生的人为误差，便于用 计算机处理。 角度数字编码器（码盘）或直线位移编码器（码尺） 原理分类：电触式、电容式、感应式和光电式等 类型：绝对是编码器和增量式编码器
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4.2 光电码盘
21
工中心的刀库选刀控
制中的应用
角编码器与 旋转刀库连接
刀具
旋转刀库 角编码器的输出为
当前刀具号
被加工工件
角编码器的应用
16
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。
M法测速（适合于高转速场合）
m1
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
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 ：
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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二进制码盘的粗大误差及消除
要求各个码道刻划精确，彼此对准，这给码盘 制作造成很大困难。由于微小的制作误差，只 要有—个码道提前或延后改变，就可能造成输 出的粗大误差。
消除粗大误差方法： 双读数头法，循环码代替二进制码 双读数头的缺点是读数头的个数增加了一倍。 当编码器位数很多时，光电元件安装位置也有 困难。
并设置了两组光敏元件A、B，有时又称为sin、cos元件。
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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）