光电式传感器——光电编码器课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光,电,编 码 器,光电式传感器,光 电 编 码 器,上节课内容：,光电式传感器：,发光原件：,光电原件：,发光二极管等,光电二极管，光电三极管，光敏电阻等,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,。,上节课内容：光电式传感器：发光原件：发光二极管等光电二极管，,光电编码器,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。,信号性质,增量式编码器,绝对式编码器,电信号,二进制编码,脉冲,光电编码器光电编码器：是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何,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,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,光电式传感器光电编码器课件,增量式,编码器,绝对式,编码器,各类光电式编码器异同点,增量式编码器绝对式编码器各类光电式编码器异同点,l,均匀分布透光槽的编码盘,2,LED,光源,3,光栏板上狭缝,4,sin,信号接收器,5,cos,信号接收器,6,零位读出光电元件,7,转轴,8,零位标记槽,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。,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。,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,，又称为,sin,、,cos,元件,。,增量式光电编码器,l均匀分布透光槽的编码盘 每产生一个输出脉冲信号,增量式光电编码器,增量式光电编码器,360,条纹数,360,1024,0.352,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：,0.3521000,352,增量式光电编码器,分辨角,360条纹数3601024 0.352,90,A,B,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,。,增量式光电编码器,辨向,90ABAB 光敏元件所产生的信号A、B彼此相差90相,一转,（,360,）,C,C,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，作为测量的起始基准。,增量式光电编码器,零标志（一转脉冲）,一转（360）CC 在码盘里圈，还有一条狭缝C，每转能,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,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都,可读出一个固定的与位置相对应的数字码,。,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,1,光源；,2,透镜；,3,编码盘；,4,狭缝；,5,光电元件,绝对式光电编码器,1光源；2透镜；3编码盘；4狭缝；5光电元件绝对式,导电为,“,1”,，非导电为,“,0”,D,B,二进制,R,格雷码,D,B,二进制,R,格雷码,0,1,2,3,4,5,6,7,0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,0000,0001,0011,0010,0110,0111,0101,0100,8,9,10,11,12,13,14,15,1000,1001,1010,1011,1100,1101,1110,1111,1100,1101,1111,1110,1010,1011,1001,1000,绝对式光电编码器,导电为“1”，非导电为“0”DBRDBR0000000008,8,位,=256,10,位,=1024,21,位,=2097152,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。,绝对式光电编码器,分辨率,单圈,多圈,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,绝对式光电编码器,绝对式光电编码器,在数控机床中的应用,位置反馈,x,x,t/,360,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。,t,为丝杠转动一整圈，工作台的位移,绝对式光电编码器,在数控机床中的应用位置反馈xxt/360 通,类型,数字式,模拟式,增量式,绝对式,增量式,绝对式,回转型,增量式光电脉冲编码器、,圆光栅,绝对式光电脉冲编码器,旋转变压器、圆形感应同步器、圆形磁尺,多级旋转变压器、三速圆形感应同步器,直线型,计量光栅、激光干涉光栅,多通道投射光栅,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,数控机床位置检测装置的分类,绝对式光电编码器,类型数字式模拟式增量式绝对式增量式绝对式回转型增量式光电脉冲,在伺服电机中的应用,应用方面：,转子磁极位置测量,角位移测量,转速测量,伺服电机,编码器,绝对式光电编码器,在伺服电机中的应用应用方面：伺服电机编码器绝对式光电编码器,转速测量,光电编码器转速测量动画演示,绝对式光电编码器,转速测量光电编码器转速测量动画演示绝对式光电编码器,M,法测速（适合于高转速场合）,m,1,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 ：,n,= 60 65536 /,（,1024 5,）,=768 r/min,编码器每转产生,N,个脉冲，在,T,时间段内有,m,1,个脉冲产生，则转速（,r/min,),为,:,n,= 60,m,1,/,（,NT,）,转速测量,绝对式光电编码器,M法测速（适合于高转速场合） m1T 有一增量式光电编码器,T,法测速（适合于低转速场合）,编码器输出脉冲,时钟脉冲,f,c,m,2,编码器每转产生,N,个脉冲，用已知频率,f,c,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,m,2,，则转速,(,r/min,),为：,n,= 60,f,c,/,（,Nm,2,）,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,f,c,为,1MHz,，则转速（,r/min,),为 ：,n,= 60,f,c,/,（,Nm,2,）,=6010,6,/,（,10243000,）,=19.53 r/min,转速测量,绝对式光电编码器,T法测速（适合于低转速场合） 编码器输出脉冲时钟脉冲fc,转速应用举例,转速应用举例,小结,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,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。,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。,小结增量式优点：原理构造简单、易于实现；机械平均寿命长，可达,课后内容,预习,光栅位移传感器,内容,光栅位移传感器,课后内容预习 光栅位移传感器 内容光栅位移传感器,