增量式光电编码器
光电编码器分类及作用
光电编码器分类及作用光电编码器是一种通过光电转换将输出轴的机械几何位移量转换为脉冲或数字量的传感器，主要由光源、码盘、光学系统及电路4部分组成，光电编码器主要有增量式编码器、绝对式编码器、混合式绝对值编码器、旋转变压器、正余弦伺服电机编码器等，其中增量式编码器、绝对式编码器、混合式绝对值编码器属于数字量编码器，旋转变压器、正余弦伺服电机编码器属于模拟量编码器．一、增量式编码器增量式编码器可以将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，通过计数设备来知道其位置．增量式光电编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，但是不能通过输出脉冲区别出在哪个位置上的增量。
它能够产生与位移增量等值的脉冲信号，其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化（速度）的传感方法，它是相对于某个基准点的相对位置增量，不能够直接检测出轴的绝对位置信息。
一般来说，增量式光电编码器输出A、B 两相互差90°电度角的脉冲信号（即所谓的两组正交输出信号），从而可方便地判断出旋转方向。
同时还有用作参考零位的Z 相标志（指示）脉冲信号，码盘每旋转一周，只发出一个标志信号。
标志脉冲通常用来指示机械位置或对积累量清零。
二、绝对式编码器绝对式编码器每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。
其位置是由输出代码的读数确定的。
当电源断开时，绝对型编码器并不与实际的位置分离。
重新上电时，位置读数仍是当前的。
绝对编码器能够直接进行数字量大的输出，在码盘上会有若干的码道，码道数就是二进制位数。
在每条码道上都会由透光与不透光的扇形区域组成，通过采用光电传感器对信号进行采集。
在码盘两侧分别设置有光源和光敏元件，这样光敏元件则能够根据是否接受到光信号进行电平的转换，输出二进制数。
并且在不同位置输出不同的数字码。
从而可以检测绝对位置。
但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数。
增量式编码器测速原理
增量式编码器测速原理
增量式编码器测速原理是基于旋转的物体在一定时间内旋转的角度与时间的关系进行测速的一种方法。
增量式编码器是一种能够将物体旋转运动转化为电信号输出的装置。
增量式编码器由光电光栅和相应的信号处理电路组成。
光电光栅是由透明条和不透明条交替组成的，当物体旋转时，光栅会被遮挡或透射，产生光电信号。
这些光电信号经过信号处理电路处理，得到与物体旋转角度相关的电信号。
增量式编码器测速的基本原理是通过记录物体旋转的时间和角度来计算物体的线速度。
首先，通过检测信号处理电路中的脉冲数量来确定物体旋转的角度，这里每个脉冲对应一个透明条或不透明条的通过。
然后，根据测得的旋转角度和已知的时间间隔，计算出物体旋转的角速度。
最后，通过将角速度乘以物体的半径，可以得到物体的线速度。
增量式编码器的测速原理基于旋转角度与时间的关系，可以精确地测量物体的线速度。
它在工业自动化控制、机器人等领域广泛应用。
由于其测速精度高、测量范围大、抗干扰能力强等优点，成为一种重要的测速装置。
增量式编码器工作原理
增量式编码器工作原理
增量式编码器是一种测量旋转和线性位置的装置。
它通过计算旋转或移动的数量和方向来确定位置。
增量式编码器通常由光电传感器和编码盘组成。
工作原理如下：
1. 编码盘：编码盘是一个具有固定凹槽或光透射面的圆盘，可以旋转或移动。
光电传感器会感知到编码盘上的光信号。
2. 光电传感器：光电传感器通常包含一个发光二极管（LED）和一个光敏二极管。
LED会发射出光束，该光束会被编码盘
上的凹槽或光透射面所阻挡，从而产生光信号。
3. 光信号：当编码盘旋转或移动时，光信号会随之变化。
如果编码盘上有凹槽，当凹槽经过光电传感器时，光信号会被阻挡，从而产生一个电信号脉冲。
反之，如果编码盘上是光透射面，光信号会被光电传感器接收到。
4. 信号计数：接收到的光信号脉冲会由计算器进行计数。
根据脉冲数量和方向（正向或反向），计算器可以确定位置的变化。
增量式编码器通过连续地测量光信号脉冲的数量和方向来跟踪位置变化。
通过轮询计数器的数值，可以确定旋转或线性移动的位置。
基于增量式编码器的位置控制系统可以实现高精度的位置反馈和运动控制。
简述增量型光电编码器的结构与工作原理
简述增量型光电编码器的结构与工作原理
增量型光电编码器是一种常见的位置传感器，用于测量旋转或线性运动的位置和速度。
它由光电传感器和编码盘组成。
光电传感器是一个具有发光二极管和光敏二极管的装置，它们通过一个光隔离器相互隔离。
发光二极管产生光束，照射到编码盘上，然后由光敏二极管接收返回的光束。
编码盘上有凸起的条纹，当条纹被光束照射时，光敏二极管将生成相应的电信号。
编码盘通常分为两个部分：光栅盘和标记盘。
光栅盘上有一系列等间距的透明和不透明条纹，而标记盘上有一个不透明的标记。
光栅盘和标记盘相互嵌套，以实现相对运动。
当光栅盘旋转时，光敏二极管将检测到光束的变化，生成相应的电信号。
这些电信号经过处理电路，转换成脉冲信号，用于测量旋转角度或线性位移。
增量型光电编码器的工作原理基于脉冲计数。
光栅盘上的条纹数量决定了编码器的分辨率。
当光栅盘旋转一周时，光敏二极管将生成与分辨率相关的脉冲数量。
通过计算脉冲数量，可以确定旋转角度或线性位移。
为了提高精度，增量型光电编码器通常还包括一个索引信号。
索引信号表示编码器的起始位置，通常在编码盘上有一个特殊的标记。
当索引信号被检测到时，可以重置脉冲计数，以确保测量的准确性。
总的来说，增量型光电编码器通过光电传感器和编码盘的相互作用，将旋转或线性运动转换为电信号，并通过脉冲计数来测量位置和速度。
它广泛应用于机械设备、自动化系统和工业控制中。
分别说明绝对式和增量式光电编码器的工作原理(一)
分别说明绝对式和增量式光电编码器的工作原理(一)光电编码器的工作原理1. 引言光电编码器是一种将机械运动转换为电子信号的装置，广泛应用于自动化控制系统中。
其中，绝对式光电编码器和增量式光电编码器是两种常见的类型。
本文将逐步介绍它们的工作原理。
2. 绝对式光电编码器的工作原理传感器阵列绝对式光电编码器通过使用一个传感器阵列来确定位置。
该传感器阵列由一系列光电接收器组成，每个光电接收器都能检测到固定位置上的光线。
光源和缝隙绝对式光电编码器中，存在一个光源和一个旋转的光学光栅。
在光栅上有一些精确的缝隙，当旋转时，光线可以穿过缝隙到达传感器阵列。
信号解码当光线穿过缝隙时，光电接收器会感知到光信号的存在，然后将其转换为相应的电信号。
所经过的缝隙数量和光栅的起始位置决定了相应的编码值。
原始位置计算通过检测光线通过光栅的缝隙，可以计算出初始位置，即将光栅与传感器阵列的位置进行匹配。
在之后的运动中，光栅的旋转会导致光线通过不同的缝隙，从而使传感器阵列能够不断更新位置信息。
绝对位置计算根据光线通过的缝隙数量，可以计算出绝对位置。
每个缝隙对应一个特定的编码值，通过将这些编码值进行组合和分析，可以准确地确定光栅所处的绝对位置。
优势与应用绝对式光电编码器具有高精度、高分辨率和迅速的位置检测能力，适用于需要准确位置反馈的应用，如机器人控制、数控机床等。
3. 增量式光电编码器的工作原理传感器和光栅增量式光电编码器也包括传感器和光栅两部分。
在增量式编码器中，光栅的缝隙数量相对较少，通常为两个。
光信号计数当光线通过光栅时，传感器会检测到信号的变化。
光线从一个缝隙穿过时，信号计数器会进行加一操作；而当光线从另一个缝隙穿过时，信号计数器会进行减一操作。
脉冲输出增量式光电编码器的输出信号是一个脉冲信号，在光栅旋转时，信号计数器会根据光线通过光栅的缝隙数量变化而产生相应的脉冲输出。
相对位置计算根据脉冲信号的数量和方向，可以计算出光栅的相对位置。
增量式光电编码器工作原理
增量式光电编码器工作原理
增量式光电编码器是将旋转角度、线性位移等转换成脉冲信号输出的一种传感器。
其工作原理基于光电效应，具体分为两部分：
1. 光电检测部分：编码器内部有光电检测装置，发射器发出光束，经过光栅等高精度光电器件的光栅，形成一系列的透光和遮光带。
光栅和发射器/接收器之间形成的多个光束经过反射，在接收器内部的光敏器件形成菱形图案。
2. 转换信号部分：在编码器内置的处理电路中，将接收到的光电信号转换成数字脉冲信号输出。
输出的脉冲信号包括A、B、Z三类，其中A、B两路信号分别相位出现的顺序是正交的，并且是AB相之间隔一个周期的脉冲信号，Z信号是一个定位脉冲信号，表示旋转轴或者机器的线性位置，具有独立的标记位置。
通过测量脉冲数和脉冲相位可以推算出被测量对象的旋转角度或者位置。
增量式光电编码器具有精度高、反应迅速、功耗低、体积小、易于安装等优点，广泛应用于工业自动化、机械、航空、军工等领域。
增量式编码器的工作原理与使用方法
增量式编码器的工作原理与使用方法1.结构：增量式编码器由光电传感器阵列、码盘和电子信号处理电路组成。
光电传感器阵列包括光电二极管和光敏电阻，用于检测码盘上的光透过和光遮挡。
2.码盘：码盘是由透光和不透光的窄间隙和窄条纹组成的圆盘。
当旋转运动导致光被遮挡或透过窄间隙时，光电传感器会检测到光的变化，并产生相应的电信号。
3.光电传感器阵列：光电二极管和光敏电阻构成的传感器阵列分别用于检测光照和光敏电阻变化。
当光透过窄间隙时，光照到达光电二极管，产生电信号。
当光被窄条纹遮挡时，光照到达光敏电阻降低，产生电信号。
4.电子信号处理电路：光电传感器产生的电信号经过处理电路进行滤波、放大和转换，最终生成数字脉冲。
1.安装：将增量式编码器固定在旋转轴上，使码盘与旋转轴相连接。
确保编码器以稳定和可靠的方式与旋转物体相连。
2. 连接：将编码器的电子信号处理电路连接到相应的信号接口，通常是通过接口线连接到外部设备。
常见的接口包括RS422、TTL和Open Collector。
3.供电：为编码器供电，通常是通过外部电源提供直流电压。
确保供电电压符合编码器的规格要求。
4.信号读取：读取编码器产生的数字脉冲信号，可以通过外部计数器或控制器进行读取。
读取过程中需要注意信号的稳定性和读取频率的合理设置。
5.解码和计数：根据编码器的规格和应用需求，使用解码算法将数字脉冲转换成具体的旋转运动参数，例如角度、速度或位置。
根据需要进行计数，实现对旋转运动的准确测量。
需要注意的是，增量式编码器只能测量相对运动，而不能提供绝对位置信息。
因此，需要在启动时将编码器与参考位置对齐，并动态追踪旋转运动，以实现准确的位置测量。
总结起来，增量式编码器通过利用光电传感器阵列检测旋转运动时光照的变化来产生数字脉冲信号，经过信号处理电路转换成数字脉冲，然后通过解码和计数将其转换成具体的旋转运动参数。
合理使用增量式编码器可以实现旋转运动的精准测量与控制。
增量光电编码器寻零设计
增量光电编码器寻零设计增量光电编码器是一种常用的位置传感器，用于测量物体的位置和运动。
在使用增量光电编码器时，常常需要对其进行寻零操作，以确保测量的准确性和稳定性。
以下是有关增量光电编码器寻零设计的相关参考内容。
1. 寻零原理：增量光电编码器通常由编码盘和光电传感器组成。
编码盘上有一组固定的刻线，光电传感器通过检测刻线的变化来得到物体的位置和运动信息。
寻零操作即是将光电传感器的起始位置与刻线的初始位置对齐。
2. 寻零过程：寻零的具体过程和方法可以根据具体的应用场景进行设计。
一般的寻零过程可以分为以下几个步骤：（1）将物体移动至起始位置，确保光电编码器能够测量到物体的位置信息。
（2）获取光电传感器的输出信号。
根据不同编码器的接口和协议，可以使用模拟信号或数字信号进行测量。
（3）通过比较光电传感器的输出信号和预设的起始位置，确定偏差值。
（4）调整物体的位置，使得偏差值接近零。
可以通过手动或自动的方式进行调整。
（5）持续监测光电传感器的输出信号，直到偏差值接近零并保持稳定。
注意：在进行寻零操作时，需要考虑光电编码器的精度和刻线的可读性，以及其他可能的误差来源。
3. 寻零设计的考虑因素：（1）精度要求：根据具体的应用要求，确定寻零的精度要求。
这将影响到调整物体位置的精细程度。
（2）寻零速度：根据实际需要，确定寻零的速度要求。
这将影响到调整物体位置的快慢程度。
（3）稳定性：寻零后，需要保持获取到的位置信息的稳定性。
因此，在设计寻零过程时，需要考虑如何减少或消除由于外界干扰而引起的测量误差。
4. 寻零的应用：增量光电编码器的寻零设计可应用于各种需要准确测量物体位置和运动的场合，例如：（1）工业自动化领域：用于机器人和数控机床等的位置控制和运动控制。
（2）机械设计和制造：用于测量机械零部件的位置和运动，以及反馈给控制系统。
（3）仪器仪表领域：用于测量实验设备和测试仪器的位置和运动。
（4）航空航天领域：用于航空航天器的姿态和运动测量。
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2020/1/17
6
改造后的车床配置
回转刀架 主轴卡盘 主轴箱
A向
A 主轴末端
拖板 丝杠（控制进刀
和退刀）
2020/1/17
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平层感应器工作原理
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电梯的动力及制动机构
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电梯未平层
高出地面 200mm
2020/1/17
调试传感器位置后
电梯平层
15
出去活动一下
2020/1/17
16
解题提示
1.首先考虑如何称重。比较经济的选择是荷重传感器等接 触式传感器。
2.测量身高比较经济的选择是接触式传感器。考虑到每个 人的身高均不同，必须设置运动部件（压板），使之从高到 低下降，最后触及头部。
3.当压板碰及头部时，接触力使传感器产生“停止”信号。 4.当单片机接收到“停止”信号后，计算出压板的直线位 移量。通常用电动机来带动皮带轮，将旋转运动转换成直线 位移。因此只要测出皮带轮的直径以及旋转的圈数及角度， 就可以知道压板的位移量。 5.皮带轮的角位移可用增量式角编码器来测量。设角编 码器每转一圈产生N个脉冲，共测得m个脉冲，可知角编码器 共转过m /N圈。设皮带轮的的直径为D，则压板的位移x为：
磁敏电阻
地下感应线圈
2020/1/17
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作业提示
1.电涡流线圈的长、 宽应略大于轿车，小于卡 车。
2.电涡流线圈应埋在 柏油路面下，磁敏电阻可 吊挂在汽车的上方。
3.电涡流线圈应经绝 缘处理， 具有较好的防 水、防霉、防压性能，预 计寿命应大于5年。
4.四个传感器的信号 接到总控制室，经计算机 处理后，控制四路红绿灯 的工况。
梯所处的位置，才能正确平层；还要选择减速点，启
动抱闸系统，使电梯逐渐减速，直至停止。为了不产
生较大的刹车感，需要设置2只以上的传感器。在到
达第一个传感器位置时，电动机降低速度；到达第二
个传感器位置时，启动抱闸，到达第三个传感器位置
时，刹住钢缆，使轿厢内的地板与外面的地面持平，
才允许打开轿门及层门。
2020/1/17
步进电机 主轴编码器
（增量式光电编码器）
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第十二章作业
4．十字路口交通监测 有关部门计划在街道十字路口的4处斑马线前 2~6m处各安装1只传感器，用以检测四个方向的汽 车流量，以控制红绿灯的节奏，减少交通堵塞。现 请你分别采用方型大尺寸电涡流线圈及磁敏电阻两 种方案，来检测是否有汽车停在四个斑马线之前的 右侧马路上。具体要求为……
2020/1/17
2
车床改造
7.某单位计划利用数显装置将一台普通车床改造 为自动车床，专门用于车削螺纹。具体要求如下……
2020/1/17
3
加工螺纹的实例
退刀点
n
起刀点
螺距t
2020/1/17
4
设计提示
1.首先明确车削螺纹的概念，即：被加工工件转 一圈，螺纹车刀必须移动一个螺距。因此，车刀的移 动速度必须与主轴转速保持同步。在主轴转速恒定的 情况下，螺距越小，车刀的横向位移就必须越慢。
2.为了显示和控制纵向和横向的进给位移，从性 /价比的角度考虑，在横向和纵向丝杆末端安装光电 编码器，或在拖板（横向进给）和刀架（纵向进给） 上安装直线磁栅及数显装置。前者无长度测量限制， 但要注意输出脉冲的当量转换（即每个脉冲所代表的 丝杠-螺母副移动的距离)以及传动间隙引起的回差； 后者要根据行程范围选择合适长度的磁栅。
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第十三章作业
信噪比的概念 1.1）测得某检测仪表的输入信号中，有用信 号为20mV，干扰电压亦为20mV，则此时的信噪 比为……
提示： 有用信号电压＞干扰电压时，信噪比＞0db； 有用信号电压＜干扰电压时，信噪比＜0db； 有用信号电压＝干扰电压时，信噪比= 0db。 在检测系统中，噪声并不仅仅是指喇叭发出的干扰！ 若使干扰电压减小到原来的1/10，则信噪比的分贝数就
x=πD（ m /N） 6.人的身高h等于压板的原位高度h0减去压板的位移x 。
2020/1/17
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解题提示（续）
7.设传动轮的减速比为1：10（即大、小皮带轮的 直径D1：D2=1：10），则电动机每转一圈，皮带轮转 了1/10圈。
8.若光电编码器的参数为1000p/r，则电动机每转 动一圈，光电编码器产生1000个脉冲。
9.设皮带轮的直径D=0.1m，则皮带轮每转一圈， 标杆上升或下降0.314m。电动机每转一圈，标杆上升 或下降了0.0314m 。每测得一个光电编码器产生的脉 冲，就说明标杆上升或下降了（0.0314 /1000）m。
10.设标杆原位（基准位置）距踏脚平面的高度 h0=2.2m，当标杆从图中的原位下移碰到人的头部时， 位移量为0.5m，则该人的身高h=2.2- 0.5m=1.7m。
2020/1/17
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设计提示（续）
3.为了确定螺纹切削的圈数，在主轴末端安装一 增量式光电编码器，测量出“一转脉冲”信号的数目 即可获知螺纹的圈数。螺纹切削需多次重复进刀，为 防止乱扣（俗称烂牙），一次进刀切削完成后都要准 确回到进刀点，对一转脉冲进行累加和累减即可完成 上述功能。
4.溜板的左右限位可采用撞块式行程开关，也可 采用电感式接近开关（内部为电涡流原理）。
提高为原来的20倍，提高信噪比是工程人员的重要任务之一。
2020/1/17
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环境噪声及测试
声级计
噪声频谱
减小噪声1/10后的频谱
2020/1/17
11
第十四章作业
电梯平层
2. 3）为了使电梯能平稳地平层，需要设
置检测平层的传感器……
提示：乘客进入轿厢后，须在控制面板上键入所
要到达楼层的数字，控制电梯的PLC必须预先知道电