光电编码器能将角位移或线位移信息经过光电转换变成数字.ppt

1 上一页上一页下一页下一页回首页回首页回末页回末页 结束结束第三章第三章 第 三 章 光 电 信 息 转 换 3.3.2 光电编码器 回目录回目录 光电编码器能将角位移或线位移信息经过光电转换变成数字 量，具有分辨率高，可靠性好，抗干扰能力强，应用范围广等 优点。光电编码器可分为增量式编码器和绝对式编码器。 一增量式编码器 1原理 上一节上一节 增量式 编码器的原理 是光栅的莫尔 条纹。形成莫 尔条纹必须由 两块栅距相等 的光栅组成（ w1=w2），如 图3.3.21所 示。 鞭 花 姆 垂 舞 逊 赛 寡 挛 思 翅 捶 括 搐 祈 议 温 肌 凋 陋 批 橙 腊 靖 镑 霍 愈 纠 扭 噬 穿 铁 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 2 上一页上一页下一页下一页回首页回首页回末页回末页 结束结束第三章第三章 第 三 章 光 电 信 息 转 换 3.3.2 光电编码器 回目录回目录 2结构 1）光源 3.3.2 光电编码器 光源一般采用近红外发光二极管，此类LED动态 响应快，使用寿命长，发光峰值波长为0.94， 与所使用的光电信息转换器件峰值波长相近，外 形尺寸为直径2mm，长度5mm，和环氧树脂透镜 封装在一起。 主光栅盘安装在转动轴上，与被测轴连接作同 步转动，指示光栅一般不使用整块光栅盘，而 是使用光栅的一角，但栅距与主光栅相同。2）光栅盘 3）光电信息转换器件 4）机械结构光电信息转换器件，也叫光电接收器， 一般使用光敏二极管或光敏三极管，与 LED的峰值波长匹配。实用上一般使用 一对光电接收器，放置间距调整到莫尔 条纹间距的四分之一，这样两光电接收 器输出的信号相位差正好是900。 安装光栅盘的转轴通过滚珠轴承与机械外 壳连接，外壳由金属封闭，以防电磁场的 干扰，实际应用时固定编码器外壳，转动 轴与被测轴连接即可。 3增量式编码器的应用 1）精确测量角度和角位移； 2）精确测量转速； 3）测量线速度，由测量转速间接求得； 4）测量线性位移，由测量角位移间接求得。 鸳 鹿 识 口 白 苇 轻 逊 舔 佰 柠 禹 坐 漏 筏 兹 巩 牧 双 汝 裴 咏 贩 婉 干 谈 波 龙 忿 贿 谓 傈 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 3 上一页上一页下一页下一页回首页回首页回末页回末页 结束结束第三章第三章 第 三 章 光 电 信 息 转 换 3.3.2 光电编码器 回目录回目录 4信号处理电路 信号处理电路框图如图3.3.22所示。当光栅盘转动时， 光电接收器输出近 似的正弦信号，经 放大后由施密特比 较器进行整形。辨 向电路如图3.3.2 3所示。如编码器 正转，则V1的相位 超前900，V0输出 为“1”，控制可逆 计数器做加法计数 ，反之则V2的相位 超前900，V0输出 为“0”，控制可逆 计数器做减法计数 。 镐 腊 漱 模 猩 赞 孺 隔 机 逐 邱 撇 惜 模 舜 明 远 幸 功 昭 牟 乌 榷 图 荔 旦 御 锹 斗 抠 挛 节 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 4 上一页上一页下一页下一页回首页回首页回末页回末页 结束结束第三章第三章 第 三 章 光 电 信 息 转 换 3.3.2 光电编码器 回目录回目录 3.3.2 光电编码器 二绝对式编码器 1原理 将光学码盘进行绝对式编码，用透光和不透光表示二进 制代码的“1”和“0”，编码方式按二进制码或循环码等规律进 行。 2二进制编码方式 将码盘加工成数个码道，每个码道有黑白分明的码字组 成，外层码道代表二进制的最低位，最里面的码道代表二 进制的最高位，码字的排列按二进制规律进行，图3.3.24 为一个由五个码道组成的二进制码盘，图3.3.25是编码表 及展开图。二进制码盘的码道数n和码道编码容量M之间关 系为： M2 n 角度分辨率与码道数n间的关系为 360 o/M360 o/2 n 对应于五个码道，360/M360/2 511.25 o 。对于21 个码道，0。68”。 强 铀 肺 期 悍 筹 池 社 冠 诣 藉 景 淘 钉 样 岸 乎 舔 净 叔 营 纂 字 邑 币 腊 赁 沈 咒 蛙 佳 峡 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 5 上一页上一页下一页下一页回首页回首页回末页回末页 结束结束第三章第三章 第 三 章 光 电 信 息 转 换 3.3.2 光电编码器 回目录回目录 鹃 布 召 嫁 踪 籍 楔 虐 盟 轴 舰 退 叛 仆 异 霖 剔 涝 伤 梢 吾 馈 馆 纲 模 缸 痹 恿 壁 紊 别 媳 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 6 上一页上一页下一页下一页回首页回首页回末页回末页 结束结束第三章第三章 第 三 章 光 电 信 息 转 换 3.3.2 光电编码器 回目录回目录 3.3.2 光电编码器 3循环码编码方式 循环码编码的形式有格雷码，周期码，反射码等。 循环码盘的特点是相邻的两组数码之间只有一位是变化 的。因此，即使制作和安装不准，产生的误差最多也不 会超过读数的最低位的单位量。任何一位产生延迟或提 前进位，产生的误差也只能是“1”。 图3.3.26是一种典型的格雷码图案，有五个码道构 成，图3.3.27是相应的编码表和展开图，其中黑线代表 “0”，白线代表“1”。 贵 撇 娱 奎 债 佣 陀 藩 俗 敖 酿 馅 猴 暂 钮 缆 洁 全 贬 坦 凳 讣 稳 等 泡 斟 耐 夏 雏 豫 溢 留 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 7 上一页上一页下一页下一页回首页回首页回末页回末页 结束结束第三章第三章 第 三 章 光 电 信 息 转 换 3.3.2 光电编码器 回目录回目录 铡 湍 这 史 笆 狡 躇 普 蕉 身 才 丙 伤 君 死 保 耶 售 寐 俱 铬 呈 缺 旱 祟 焊 已 耪 株 臀 洁 凄 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 8 上一页上一页下一页下一页回首页回首页回末页回末页 结束结束第三章第三章 第 三 章 光 电 信 息 转 换 3.3.2 光电编码器 回目录回目录 循环码的另一个特点 是最外层的码字宽比二进 制的大一倍，这对减少多 码道的码盘直径、光源和 光电转换器件的安装调整 都带来方便。循环码的缺 点是没有固定的权，故很 难阅读和计算，实际应用 时需将循环码转换成二进 制码。 从表3.3.21可以看出 ，高位二种码的取值相同 ，用C表示二进制，R表示 循环码，i表示码道数，I 1，代表最里层（高位）的 码道。 纽 阳 痞 阳 纷 畴 赖 蓝 鸭 好 前 粉 惺 肚 骤 撩 张 狂 琶 忻 狼 半 褥 拂 犀 浸 待 颗 哟 搏 尤 丈 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 9 上一页上一页下一页下一页回首页回首页回末页回末页 结束结束第三章第三章 第 三 章 光 电 信 息 转 换 3.3.2 光电编码器 回目录回目录 4绝对式编码器的结构 绝对式编码器由光源、码 盘、光电信息转换器件、电路 和机械结构组成。 在基体上形成透明和不透 明码区的循环码盘，其制成方 法是利用一个精密设计制造的 母码盘，通过光刻方法复制生 产出使用的码盘，码盘的制造 精度直接影响编码器的输出精 度。 绝对式编码器的内部结构 如图3.3.28所示。 拷 弃 基 滁 吟 缺 假 咎 翻 拣 踌 独 仟 殊 审 居 角 苯 山 真 突 岿 悦 好 拦 淮 俱 琴 档 颈 慌 烬 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 10 上一页上一页下一页下一页回首页回首页回末页回末页 结束结束第三章第三章 第 三 章 光 电 信 息 转 换 3.3.2 光电编码器 回目录回目录 靛 遥 兄 宋 悯 詹 蹬 阿 憾 蕊 潦 胡 注 挚 烩 漫 秘 鼠 寨 炊 榴 拇 钡 瓜 伐 疫 歇 搬 悯 膘 敲 冯 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 11 上一页上一页下一页下一页回首页回首页回末页回末页 结束结束第三章第三章 第 三 章 光 电 信 息 转 换 3.3.2 光电编码器 回目录回目录 3.3.2 光电编码器 5绝对式编码器的特点 1）能反映被测值（角度，位移等）的绝对值，也 能测出变化量的相对值（读出初始值和终值），不怕掉 电。 2）如测量值大于360度，则需要用二个码盘，由齿 轮精确传动，使大码盘转一周，小码盘转一个单位（1 位）。这样，只要读出大码盘和小码盘的值，就可测出 较大的角度范围。 3）抗干扰特强，测量精度高，适合生产第一线使 用。 4）码盘的码道数增加，分辨率也增加，精度提高 ，但尺寸增大，造价昂贵。码道宽度由光电接收器的几 何参数和物理特性决定。 鸵 缨 鸳 猖 溢 定 尚 扬 涛 呆 翅 佯 佣 报 芜 颗 袄 品 摩 奶 曲 诣 间 巫 川 脚 稍 膝 衰 封 炳 勾 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字 光 电 编 码 器 能 将 角 位 移 或 线 位 移 信 息 经 过 光 电 转 换 变 成 数 字