传感器与检测技术4.2 光电码盘
合集下载
《传感器与检测技术》高教(4版) 第六章
差动变压器位移计
当铁芯处于中间位置时，输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向右移动时，则输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向左移动时，则输出电压: UU 21 U 220
输出电压的方向反映了铁芯的运动方向，大小反映了铁 芯的位移大小。
差动变压器位移计
输出特性如图所示。
差动变压器位移计
角度的精密测量。 光栅的基本结构
1、光栅：光栅是在透明的玻璃上刻有大量平行等宽等 距的刻线构成的，结构如图。
设其中透光的缝宽为a，不透光的缝宽为b，
一般情况下，光栅的透光缝宽等于不透光
的缝宽，即a = b。图中d = a + b 称为光
栅栅距（也称光栅节距或称光栅常数）。
光栅位移测试
2、光栅的分类
1、激光的特性
（1）方向性强
（2）单色性好
（3） 亮度高
（4） 相干性好
2、激光器
按激光器的工作物质可分为以下几类： （1）固体激光器：常用的有红宝石激光器、钕玻 璃激光器等。
（2）气体激光器：常用的为氦氖激光器、二氧化 碳激光器、一氧化碳激光器等。
激光式传感器
（3） 液体激光器：液体激光器分为无机液体激光器 和有机液体激光器等。
数小，对铜的热电势应尽可能小，常用材料有： 铜镍合金类、铜锰合金类、镍铬丝等。 2、骨架：
对骨架材料要求形状稳定表面绝缘电阻高， 有较好的散热能力。常用的有陶瓷、酚醛树脂 和工程塑料等。 3、电刷：
电刷与电阻丝材料应配合恰当、接触电势 小，并有一定的接触压力。这能使噪声降低。
电位器传感器
电位计式位移传感器
6.2.2 差动变压器位移计结构
1-测头； 2-轴套； 3-测杆； 4-铁芯；5-线圈架； 6-导线； 7-屏蔽筒；8-圆片弹簧；9-弹簧； 10-防尘罩
传感器技术与应用(第2版) 第4章 光电式传感器
射光以不同频率的正弦频率调制时，光敏元 件输出的光电流I和灵敏度S会随调制频率f而 变化，它们的关系为：
I = F1（f ）
或
S = F2（f ）
称为频率特性。以光生伏打效应原理工作的
光敏元件（如光电池）频率特性较差，
以内光电效应原理工作的光敏元件（如 光敏电阻）频率特性更差。
图4 -11各种光敏元件的频率响应
(a)光敏电阻器；(b)光电池；(c)光敏三极管
5.温度特性
部分光敏器件输出受温度影响较大。
光敏电阻，当温度上升时，暗电流增大， 灵敏度下降。
光敏晶体管，由于温度变化对暗电流影响 非常大，并且是非线性的，给微光测量带来 较大误差。
光电池受温度的影响主要表现在开路电压 随温度增加而下降，短路电流随温度上升缓 慢增加。
第4章 光电式传感器
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8
光电效应 光电器件 红外线传感器 色彩传感器 CZG－GD－500系列紫外火焰传感器 光纤传感器 光传感器应用实例 实训
4.1 光电效应
4.1 光电效应
光电元件的理论基础是光电效应。
红外线传感器可以检测到这些物体发射出 的红外线，用于测量、成象或控制。
用红外线作为检测媒介，来测量某些非电 量，比可见光作为媒介的检测方法要好。其 优越性表现在：
(1) 红外线（指中、远红外线）不受周围可见 光的影响，故可在昼夜进行测量。
(2) 由于待测对象发射出红外线，故不必设光 源。
图 4 -14 热释电红外传感器等效电路
4.PVF2 热释电红外传感器 PVF2是聚偏二氟乙烯的缩写，是一种经
过特殊加工的塑料薄膜。
I = F1（f ）
或
S = F2（f ）
称为频率特性。以光生伏打效应原理工作的
光敏元件（如光电池）频率特性较差，
以内光电效应原理工作的光敏元件（如 光敏电阻）频率特性更差。
图4 -11各种光敏元件的频率响应
(a)光敏电阻器；(b)光电池；(c)光敏三极管
5.温度特性
部分光敏器件输出受温度影响较大。
光敏电阻，当温度上升时，暗电流增大， 灵敏度下降。
光敏晶体管，由于温度变化对暗电流影响 非常大，并且是非线性的，给微光测量带来 较大误差。
光电池受温度的影响主要表现在开路电压 随温度增加而下降，短路电流随温度上升缓 慢增加。
第4章 光电式传感器
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8
光电效应 光电器件 红外线传感器 色彩传感器 CZG－GD－500系列紫外火焰传感器 光纤传感器 光传感器应用实例 实训
4.1 光电效应
4.1 光电效应
光电元件的理论基础是光电效应。
红外线传感器可以检测到这些物体发射出 的红外线，用于测量、成象或控制。
用红外线作为检测媒介，来测量某些非电 量，比可见光作为媒介的检测方法要好。其 优越性表现在：
(1) 红外线（指中、远红外线）不受周围可见 光的影响，故可在昼夜进行测量。
(2) 由于待测对象发射出红外线，故不必设光 源。
图 4 -14 热释电红外传感器等效电路
4.PVF2 热释电红外传感器 PVF2是聚偏二氟乙烯的缩写，是一种经
过特殊加工的塑料薄膜。
4.2 光电式传感器的应用
当光源的光通量由于种种原因有所变化或环境温度变化引起光电池灵敏度发生改变时由于两个通道的结构完全一样所以在最后运算引起光电池灵敏度发生改变时由于两个通道的结构完全一样所以在最后运算u1u2值时上述误差可自动抵消减小了测量误差
第二节 光电式传感器的应用
光电式传感器由光电元件、光学元件、光源和测量转换电路组成。 常用光源有白炽灯、发光二极管、钨丝灯泡、电弧灯和石英灯、激光。 光源与光电元件的光谱特性应基本一致。 光谱特性（复习）光谱特性是指外加电压和光照强度恒定时，输出电流和入射光波长之
在数字电路里，只存在0和1两种逻辑状态，也就是低电平和高电平，分别用0-0.5V电压代表低 电平，即0状态；用3.5V-5V电压代表高电平，即1状态。）
白度仪
光源发出的光线经半反半透镜3分成两束相等的光线。一路光线直接到达光电池7，产生 作为被测纸张白度的参比信号。另一路光线被纸反射到达光电池6，其中一部分光线被样 品介质吸收，在；纸越黑，光线的衰减量越大，到达光电池6的光通量就越小。两路光信 号均转换成电压信号U1、U2，由运算电路10计算出U1、U2的比值，并进一步算出被测 水样的浊度。 采用半反半透镜3及光电池7作为参比通道的好处是：当光源的光通量由于种种原因 有所变化(或环境温度变化)引起光电池灵敏度发生改变时，由于两个通道的结构完全一样， 所以在最后运算 U1/ U2值时，上述误差可自动抵消，减小了测量误差。
2)光电式浊度计
水样本的浊度是水文资料的重要内容之一，下图是光电式浊度计的 原理图。
光源发出的光线经半反半透镜3分成两束相等的光线。一路光线直接到达光电池7， 产生作为被测水样浊度的参比信号。另一路光线穿过被测样品水到达光电池6，其中 一部分光线被样品介质吸收，样品水越混浊，光线的衰减量越大，到达光电池6的光 通量就越小。两路光信号均转换成电压信号U1、U2，由运算电路10计算出U1、U2的 比值，并进一步算出被测水样的浊度。 采用半反半透镜3及光电池7作为参比通道的好处是：当光源的光通量由于种种原 因有所变化(或环境温度变化)引起光电池灵敏度发生改变时，由于两个通道的结构完 全一样，所以在最后运算 U1／U2值时，上述误差可自动抵消，减小了测量误差。
第二节 光电式传感器的应用
光电式传感器由光电元件、光学元件、光源和测量转换电路组成。 常用光源有白炽灯、发光二极管、钨丝灯泡、电弧灯和石英灯、激光。 光源与光电元件的光谱特性应基本一致。 光谱特性（复习）光谱特性是指外加电压和光照强度恒定时，输出电流和入射光波长之
在数字电路里，只存在0和1两种逻辑状态，也就是低电平和高电平，分别用0-0.5V电压代表低 电平，即0状态；用3.5V-5V电压代表高电平，即1状态。）
白度仪
光源发出的光线经半反半透镜3分成两束相等的光线。一路光线直接到达光电池7，产生 作为被测纸张白度的参比信号。另一路光线被纸反射到达光电池6，其中一部分光线被样 品介质吸收，在；纸越黑，光线的衰减量越大，到达光电池6的光通量就越小。两路光信 号均转换成电压信号U1、U2，由运算电路10计算出U1、U2的比值，并进一步算出被测 水样的浊度。 采用半反半透镜3及光电池7作为参比通道的好处是：当光源的光通量由于种种原因 有所变化(或环境温度变化)引起光电池灵敏度发生改变时，由于两个通道的结构完全一样， 所以在最后运算 U1/ U2值时，上述误差可自动抵消，减小了测量误差。
2)光电式浊度计
水样本的浊度是水文资料的重要内容之一，下图是光电式浊度计的 原理图。
光源发出的光线经半反半透镜3分成两束相等的光线。一路光线直接到达光电池7， 产生作为被测水样浊度的参比信号。另一路光线穿过被测样品水到达光电池6，其中 一部分光线被样品介质吸收，样品水越混浊，光线的衰减量越大，到达光电池6的光 通量就越小。两路光信号均转换成电压信号U1、U2，由运算电路10计算出U1、U2的 比值，并进一步算出被测水样的浊度。 采用半反半透镜3及光电池7作为参比通道的好处是：当光源的光通量由于种种原 因有所变化(或环境温度变化)引起光电池灵敏度发生改变时，由于两个通道的结构完 全一样，所以在最后运算 U1／U2值时，上述误差可自动抵消，减小了测量误差。
42870《传感器与检测技术(第2版)》胡向东(书中课后习题解答)
又
2 2f 200 T ，所以： 0 0.523ms
取 0.523ms ， 2f 2 50 100
1 1 ( ) 2 幅值误差： A( ) 1
所以有： 1.32% A() 0
1 100% 1.32%
0 t<0 x(t) { 1 t0 单位阶跃信号：
X(s) L[x(t)] x(t)e st d t
0
进行拉氏变换：
1 s
H(s)
一阶系统传递函数：
Y(s) 1 X(s) 1 s
1 1 1 1 s s s s 1
t /
Y(s) H(s) X(s)
解：①非线性误差： 取六次测量结果的平均值作为输出测量值，即
x :0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
y :0.64 4.04 7.47 10.93 14.45
设拟合直线方程为： y a0 a1 x
0.64 4.04 L 7.47 10.93 14.45 则
0.10 14.45
ˆ ：0.604 4.055 y
7.506 10.957 14.408 0.036 0.027 0.042
∴
：0.036
0.015
Lmax 0.042
∴非线性误差为： L ②迟滞误差： 第一循环： 第二循环: 第三循环： ∴
0.042 100% 0.3% 14.5 0.5
Rmax 0.08 100% 100% 0.5714% yFS 14
4
《传感器与检测技术(第 2 版)》习题参考答案(20150914 版)
光码盘的结构作用原理
光码盘的结构作用原理光码盘是一种常见的光电传感器，它的主要作用是将物体的运动转化为电信号，从而实现对物体运动的监测和控制。
光码盘的结构和作用原理非常简单，但是它在工业自动化、机器人控制、医疗设备等领域都有广泛的应用。
光码盘的结构光码盘通常由两部分组成：光学部分和编码部分。
光学部分由光源、光电二极管和光学透镜组成，它的作用是产生光束并将其聚焦到编码部分。
编码部分由透明和不透明的条纹组成，这些条纹被称为编码带。
编码带通常是环形的，它们被固定在旋转轴上，当物体旋转时，编码带也会随之旋转。
光电二极管通过检测编码带上的透明和不透明条纹来产生电信号，这些信号可以被用来计算物体的旋转速度和方向。
光码盘的作用原理光码盘的作用原理非常简单，它利用光电二极管检测编码带上的透明和不透明条纹来产生电信号。
当物体旋转时，编码带也会随之旋转，光电二极管通过检测编码带上的透明和不透明条纹来产生电信号。
这些信号可以被用来计算物体的旋转速度和方向。
光码盘的应用光码盘在工业自动化、机器人控制、医疗设备等领域都有广泛的应用。
在工业自动化中，光码盘通常被用来监测机器的旋转速度和方向，从而实现对机器的控制。
在机器人控制中，光码盘通常被用来监测机器人的关节角度和位置，从而实现对机器人的控制。
在医疗设备中，光码盘通常被用来监测医疗设备的旋转速度和方向，从而实现对医疗设备的控制。
总结光码盘是一种常见的光电传感器，它的主要作用是将物体的运动转化为电信号，从而实现对物体运动的监测和控制。
光码盘的结构和作用原理非常简单，但是它在工业自动化、机器人控制、医疗设备等领域都有广泛的应用。
合肥工业大学传感器与检测技术(陈荣保)期末复习资料
1-10、什什么是传感器器的动态特性?其分析方方法有哪几几种？ 传感器器的动态特性是指传感器器对动态激励(输入入)的响应(输出)特性，即其输出对随时问变化的输入入量量 的响应特性。
传感器器的动态特性可以从时城和频域两个方方面面分别采用用瞬态响应法和频率响应法来分析。在采用用阶 跃输入入研究传感器器的时频动态特性时，常用用延迟时间、上升时间、响应时问、超调量量等来表征传感 器器的动态特性。在采用用正弦输入入信号研究传感器器的频城动态特性时，常用用幅颊特性和相颊特性来描 述传感器器的动态特性。
第三章 变电抗式传感器器（P96）
3-2、根据螺线管式差动变压器器的基本特性，说明其灵敏敏度和线性度的主要特点。 (1)灵敏敏度 :差动变压器器在单位电压激励下，铁芯移动一一个单位距离时的输出电压，以( V/mm ) /V 表 示理理想条件下，差动变压器器的灵敏敏度 KE 正比比于电源激励频率 f .影响差动变压器器灵敏敏度的因素有:激 励频率、输入入激励电压、线圈品质因数 Q 值、衔铁直径、导磁性能、 铁损小小以及涡流损耗小小的导磁 材料料制作衔铁和导磁外壳等 (2)线性度分析计算中， 传感器器实际特性曲线与理理论直线之间的最大大偏差 除以测量量范围 (满量量程)，并用用百分数来表示。 影响差动变压器器线性度的因素 :⻣骨架形状和尺寸寸的精确 性，线圈的排列列，铁芯的尺寸寸和材质，激励频率和负载状态等。
3-13、电涡流传感器器有何特点? 特点是⻓长期工工作可靠性好、灵敏敏度高高、抗干干扰能力力力强、非非接触测量量、响应速度快、不不受油水水等介质 的影响
3-16、自自感式传感器器、差动变压器器式传感器器、电涡流式传感器器和电容式传感器器的最基本测量量量量是位移。请从测 量量原理理、测量量范围、测量量精度，测量量特点和测量量电路路这几几方方面面，对这几几种传感器器测量量位移进行行行比比较。 自自感式传感器器 测量量原理理
传感器器的动态特性可以从时城和频域两个方方面面分别采用用瞬态响应法和频率响应法来分析。在采用用阶 跃输入入研究传感器器的时频动态特性时，常用用延迟时间、上升时间、响应时问、超调量量等来表征传感 器器的动态特性。在采用用正弦输入入信号研究传感器器的频城动态特性时，常用用幅颊特性和相颊特性来描 述传感器器的动态特性。
第三章 变电抗式传感器器（P96）
3-2、根据螺线管式差动变压器器的基本特性，说明其灵敏敏度和线性度的主要特点。 (1)灵敏敏度 :差动变压器器在单位电压激励下，铁芯移动一一个单位距离时的输出电压，以( V/mm ) /V 表 示理理想条件下，差动变压器器的灵敏敏度 KE 正比比于电源激励频率 f .影响差动变压器器灵敏敏度的因素有:激 励频率、输入入激励电压、线圈品质因数 Q 值、衔铁直径、导磁性能、 铁损小小以及涡流损耗小小的导磁 材料料制作衔铁和导磁外壳等 (2)线性度分析计算中， 传感器器实际特性曲线与理理论直线之间的最大大偏差 除以测量量范围 (满量量程)，并用用百分数来表示。 影响差动变压器器线性度的因素 :⻣骨架形状和尺寸寸的精确 性，线圈的排列列，铁芯的尺寸寸和材质，激励频率和负载状态等。
3-13、电涡流传感器器有何特点? 特点是⻓长期工工作可靠性好、灵敏敏度高高、抗干干扰能力力力强、非非接触测量量、响应速度快、不不受油水水等介质 的影响
3-16、自自感式传感器器、差动变压器器式传感器器、电涡流式传感器器和电容式传感器器的最基本测量量量量是位移。请从测 量量原理理、测量量范围、测量量精度，测量量特点和测量量电路路这几几方方面面，对这几几种传感器器测量量位移进行行行比比较。 自自感式传感器器 测量量原理理
传感器与检测技术第四版 第四章
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，给码盘制作造成很大困难 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： (1) 双读数头法，循环码代替二进制码
六位循环码码盘
特点：
(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
二进制码转换为循环码的电路
循环码转变为二进制码的电路
循环码是无权码，直接译码有困难， 一般先转换为二进制码再译码
单盘与多盘编码器：
单盘编码器： 全部码道在一个圆盘上，结构简单，使用方便
多盘编码器： 几个码盘通过机械传动装置连成一起，可大大提高分辨率
4.2.4 光电码盘的应用
光学码盘测角仪
脉冲当量变换
(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
4.2.3 二进制码与循环码的转换
十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7
二进制码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
循环码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100
阻挡层光电效应(光生伏特效应)： 在光线作用下使物体产生一定方向的电动势的现象。 如光电池、光敏晶体管
4.1.1 光电管
4.1.2 光电倍增管
特点：放大光电流。 结构：光电阴极+若干倍增极+阳极 工作原理： 二次电子发射系数 σ =二次发射电子数／入射电子数 若倍增极有n，则倍增率为σn
4.1.3 光敏电阻
4.1.6 光电式传感器的应用
1. 模拟式光电传感器的应用 原理： 光电器件的光电流随光通量而变化，是光通量的函数。 光通量随被测非电量而变化，这样光电流就是被测非电量的函数 光电比色高温计
要求各个码道刻划精确，彼此对准，给码盘制作造成很大困难 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： (1) 双读数头法，循环码代替二进制码
六位循环码码盘
特点：
(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
二进制码转换为循环码的电路
循环码转变为二进制码的电路
循环码是无权码，直接译码有困难， 一般先转换为二进制码再译码
单盘与多盘编码器：
单盘编码器： 全部码道在一个圆盘上，结构简单，使用方便
多盘编码器： 几个码盘通过机械传动装置连成一起，可大大提高分辨率
4.2.4 光电码盘的应用
光学码盘测角仪
脉冲当量变换
(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
4.2.3 二进制码与循环码的转换
十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7
二进制码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
循环码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100
阻挡层光电效应(光生伏特效应)： 在光线作用下使物体产生一定方向的电动势的现象。 如光电池、光敏晶体管
4.1.1 光电管
4.1.2 光电倍增管
特点：放大光电流。 结构：光电阴极+若干倍增极+阳极 工作原理： 二次电子发射系数 σ =二次发射电子数／入射电子数 若倍增极有n，则倍增率为σn
4.1.3 光敏电阻
4.1.6 光电式传感器的应用
1. 模拟式光电传感器的应用 原理： 光电器件的光电流随光通量而变化，是光通量的函数。 光通量随被测非电量而变化，这样光电流就是被测非电量的函数 光电比色高温计
光电码盘的工作原理
光电码盘的工作原理一、光电码盘的定义和作用光电码盘是一种用于测量角度和位置的装置，它通过光电传感器和码盘相互配合，能够将角度或位置信息转换为电信号输出。
在许多机械设备和自动化系统中，光电码盘被广泛应用于位置控制、导航和测量等方面。
二、光电码盘的组成结构光电码盘主要由光电传感器和码盘两部分组成。
2.1 光电传感器光电传感器是光电码盘的核心组件，它能够将光信号转换为电信号。
光电传感器通常由发光二极管（LED）和光敏二极管（Photodiode）组成。
发光二极管负责发射光信号，而光敏二极管则负责接收光信号，并将其转换为电信号输出。
2.2 码盘码盘是光电码盘的另一个重要组成部分，它通常由光栅、编码圆盘和标尺组成。
光栅是由透光和不透光的条纹交错排列而成，通过光栅的运动来改变光敏二极管接收到的光信号。
编码圆盘是固定在光电传感器上的圆形盘片，上面刻有一系列的条纹，用于与光栅配合，产生特定的光信号。
标尺是固定在被测量物体上的刻度尺，用于测量角度或位置。
三、光电码盘的工作原理光电码盘的工作原理可以分为以下几个步骤：3.1 发光二极管发射光信号当电流通过发光二极管时，发光二极管会发射出可见光信号。
这些光信号通过光栅和编码圆盘的相互配合，在光栅上产生一系列的光斑。
3.2 光栅与编码圆盘的运动被测量物体的运动会带动光栅和编码圆盘的运动。
光栅和编码圆盘之间的相对运动会改变光斑的位置和形状。
3.3 光敏二极管接收光信号光栅上的光斑会被光敏二极管接收到。
光敏二极管的光敏区域会根据光斑的位置和形状产生不同的电信号。
3.4 电信号转换和处理光敏二极管产生的电信号会经过放大、滤波和数字化处理等步骤，最终转换为可供计算机或控制器读取和处理的数字信号。
四、光电码盘的优势和应用领域光电码盘具有以下几个优势：1.高精度：光电码盘能够实现高精度的位置测量，通常精度可达到几个角秒。
2.高速度：光电码盘的测量速度非常快，能够满足高速运动的要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
返回
上一页
角编码器的应用
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）
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 ：
容量为2n， 其最小分辨力θ1＝3600／2n，它的最外圈角 节距为2θ1；
（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
θ −1 1
i =1
（3）码盘转动中，CK变化时，所有Cj(j<K)应同时变化。
返回
上一页
下一页
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
4.2 光电码盘
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
返回
上一页
下一页
4.2.2 码盘和码制
6位 二 进 制 码 盘
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。
返回
上一页
下一页
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
最小分辨角度为 α=360°/2n
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）
二进制码盘的粗大误差及消除
z 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。
不会产生粗误差。
返回
上一页
下一页
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
返回
Cn = Rn Ci = Ci+1 ⊕ Ri Ri = Ci+1 ⊕ Ci
上一页
下一页
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
增量式光电编码器的分辨力及分辨率
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
返回
上一页
下一页
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
返回
上一页
下一页
脉冲当量变换
z 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。
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 工中心的刀库选刀控 制中的应用
n = 60 × 65536 /（1024 × 5） r/min
= 768 r/min
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 ）
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
z 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。
返回
上一页
下一页
(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
返回
上一页
下一页
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，
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 ：
编码器输出脉冲
m2
时钟脉冲fc
···
n = 60fc /（Nm2 ） = 60*1000000/（1024*3000）
=19.53 r/min
编码器在定位加工中的应用
1.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：
α
=
360 o
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，
并设置了两组光敏元件A、B，有时又称为sin、cos元件。
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）