第十一篇数字式传感器

第十一章数字式传感器

课题：数字式传感器的原理及应用课时安排：3 课次编号：16 教材分析

难点：二进制编码与角度的关系

重点：角度分辨力与分辨率

教学目的和要求

（机械制造、机电一体化、数控专业的重点章节）1．了解直接测量和间接测量的区别；2．了解绝对式和增量式角编码器的原理；3．掌握角编码器的分辨力、分辨率计算；

4、了解光栅的原理和细分计算；

5．了解磁栅的原理和计算；

6．了解容栅的原理和计算；

采用教学方法和实施步骤：讲授、课堂讨论、分析教具：角编码器、

光栅、磁栅、容栅

各教学环节和内容

演示：

做以下的实验：将一只角编码器拆开，观察内部的光

栅和sin、cos读数头。上电后，观察正转和反转时，数码

管读数的增加和减少以及读数的正负值。从而引入角编码

器的原理、结构，转角、转速测量，直线位移的测量等。

第一节角编码器

角编码器（码盘）：是一种旋转式位置传感器，它的转轴通常与被测旋转轴连接，随被测轴一起转动。它能将被测轴的角位移转换成二进制编码或一串脉冲。

角编码器分类：绝对式编码器和增量式角编码器。

一、绝对式角编码器

绝对式角编码器从原理来分，有接触式、光电式、磁阻式等不同形式。

绝对式角编码器的基础原理——接触式编码器结构

图11-2接触式码盘

a）电刷在码盘上的位置b）4位8421二进制码盘c）4位格雷码码盘1－码盘2－转轴3－导电体4－绝缘体5－电刷6－激励公用轨道（接电源正极）

分辨的角度α（即分辨力）为

α=360°/2n

分辨率=1/2n

提问：

码道越多，位数n越大，所能分辨的角度α就越？？

若要提高分辨力，就必须增加码道数，即二进制位数。

例：某12码道的绝对式角编码器，其每圈的位置数为212=4096，能分辨的角度为α=360°/212=5.27'；

若为13码道，则能分辨的角度为α=360°/213=2.64'。

2．绝对式光电编码器的特点

没有接触磨损，允许转速高。码盘材料：不锈钢薄板、玻璃码盘。

二、增量式编码器