光电式传感器光电编码器(课堂PPT)

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1－光源；2－透镜；3－编码盘；4－狭缝； 5－光电元件
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导电为“1”，非导电为“0”
DB
RDB
R
二进 格雷 制码
ห้องสมุดไป่ตู้
二进 格雷 制码
0 0000 0000 8 1000 1100
1 0001 0001 9 1001 1101
2 0010 0011 10 1010 1111
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在伺服电机中的应用
伺服电机
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编码器
应用方面：
•转子磁极位置测量 •角位移测量 •转速测量
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转速测量
光电编码器转速测量动画演示
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M法测速（适合于高转速场合） 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 ：
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数控机床位置检测装置的分类
类 型 增量式
数字式 绝对式
增量式
模拟式 绝对式
回 增量式光电脉冲编码器、 绝对式光电脉冲编码器 旋转变压器、圆形感应同 多级旋转变压器、三速
转 圆光栅 型
步器、圆形磁尺
圆形感应同步器
直 计量光栅、激光干涉光 多通道投射光栅 线栅 型
直线型感应同步光栅
三速直线型感应同步器、 绝对值式磁尺
3 0011 0010 11 1011 1110 4 0100 0110 12 1100 1010
5 0101 0111 13 1101 1011
6 0110 0101 14 1110 1001
7 0111 0100 15 1111 1000
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单圈
多圈
分辨率 2n
8位=256 10位=1024 21位=2097152
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A B
90 A B
光敏元件所产 生的信号A、B 彼 此 相 差 90 相 位，用于辨向。 当码盘正转时， A信号超前B信 号90； 当码盘反转时， B信号超前A信 号90。
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在码盘里圈，还有一条
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，
n = 60 × 65536 /（1024 × 5）=768 r/min
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转速测量
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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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
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 ：
光电编码器
——光电式传感器
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光电式传感器： 光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。 其工作原理基于光电效应。
发光原件： 发光二极管等
光电原件： 光电二极管，光电三极管，光敏电阻等
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光电编码器：是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量或 转动角度转换成 脉冲 或 数字量 的传感器。
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转速应用举例
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增量式 光电编码器
优点：原理构造简单、易于实现；机 械平均寿命长，可达到几万小时以上； 分辨率高；抗干扰能力较强，信号传 输距离较长，可靠性较高。
缺点：它无法直接读出转动轴的绝对 位置信息。
主要用于测速
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绝对式 光电编码器
优点：可以直接读出角度坐标的绝对 值；没有累积误差；电源切除后位置 信息不会丢失；编码器的精度取决于 位数；最高运转速度比增量式光电编 码器高。
7－转轴
8－零位标记槽
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7
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8
＝360°／条纹数
＝360°／1024 ＝0.352°
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输出信号为一串脉冲，每一个脉冲对应
一个分辨角，对脉冲进行计数N，就是对 的累加，即，角位移 ＝N
如： ＝0.352，脉冲N＝1000， 则： ＝ 0.352×1000＝ 352
它是相对于某个基准点l2－－的均LE匀D相光分源对布透位光槽置的增编码量盘，不能够直接检测出轴
3－光栏板上狭缝
光栏板上的两个狭缝距离是码
的绝对位置信息。
4－sin信号接收器 5－cos信号接收器
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
6－零位读出光电元件
敏元件A、B，又称为sin、cos元件。
显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有 N 位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N 条码道。
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t为丝杠转动一整圈，工作台的位移
x＝t/360×
x
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位置反馈
在数控机床中的应用
通过测量滚 珠丝杠的角位
移，间接获得
工作台的直线 位移x，构成位 置半闭环伺服 系统。
缺点：结构复杂，价格高，光源寿命 短等。
主要用于角度控制、定位、测长。
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预习 光光栅栅位位移移传传感感器器 内容
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C
作为测量的起始基准。
一转（360）
C
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•绝对式编码器按照角 度直接进行编码，直 接用数字代码表示。
•绝对式光电编码器的编 码盘由透明及不透明区组 成，编码盘上码道的条数 就是数码的位数。
• 这种编码器的特点不是要计数器，而是在转轴的任意位置
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都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。
增量式编码器
信号性质
绝对式编码器
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脉冲 二进制编码
电信号
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拉线式编码器
主轴编码器
主轴编码器
多圈编码器
轴式编码器
套式编码器
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增量式编码器
绝对式编码器
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每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，它能够产生
与位移增量等值的脉冲信号。
n = 60fc /（Nm2 ） =60×106/（1024×3000）=19.53 r/min
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转速测量
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 ）