光电式传感器-光电编码器.ppt

光电编码器 光电式传感器 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 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 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 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 0 352 1000 352 增量式光电编码器分辨角 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 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 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 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 导电为 1 非导电为 0 绝对式光电编码器 8位 25610位 102421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 多圈 绝对式光电编码器 在数控机床中的应用 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 数控机床位置检测装置的分类 绝对式光电编码器 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 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 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 n 60 65536 1024 5 768r min 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 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 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 n 60fc Nm2 60 106 1024 3000 19 53r min 转速测量 绝对式光电编码器 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 课后内容 预习光栅位移传感器内容 光栅位移传感器