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第第第第6章章章章數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器 6.1 轉(zhuǎn)角-數(shù)字編碼器 (Angle Digital Encoder) 傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用 第6章數(shù)字式傳感器數(shù)字傳感器的特點(diǎn)數(shù)字傳感器的特點(diǎn)數(shù)字傳感器的特點(diǎn)數(shù)字傳感器的特點(diǎn) square6 精確度和分辨力高 ； square6 抗干擾能力強(qiáng) ，便于遠(yuǎn)距離傳輸 ； square6 信號(hào)易于計(jì)算機(jī)處理和存貯 ； square6 可以減少讀數(shù)誤差 。 第6章數(shù)字式傳感器數(shù)字傳感器的分類數(shù)字傳感器的分類數(shù)字傳感器的分類數(shù)字傳感器的分類 根據(jù)工作原理分為 ： square6 脈沖數(shù)字式傳感器 square6 如光柵傳感器 、感應(yīng)同步器 、磁柵傳感器等 square6 頻率輸出式數(shù)字傳感器 square6 如振弦式 、振筒式和振膜式傳感器 第6章數(shù)字式傳感器 編編編編 碼 碼碼碼 器 器器器 (Encoder) 機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的模擬量 (位移 ) 數(shù)字信號(hào) (代碼 ) 編碼器 ：碼盤 （測角度 ）和碼尺 （測長度 ） 編碼器 脈沖盤式編碼器 （增量編碼器 ） 碼盤式編碼器 （絕對(duì)編碼器 ） 6.1 轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 -數(shù)字編碼器數(shù)字編碼器數(shù)字編碼器數(shù)字編碼器 第6章數(shù)字式傳感器6.1.1 脈沖盤式編碼器脈沖盤式編碼器脈沖盤式編碼器脈沖盤式編碼器 圖 1 脈沖盤式編碼器結(jié)構(gòu)示意圖 第6章數(shù)字式傳感器6.1.1 脈沖盤式編碼器脈沖盤式編碼器脈沖盤式編碼器脈沖盤式編碼器 圖 2 脈沖盤式編碼器結(jié)構(gòu)示意圖 1 均勻分布透光槽碼盤均勻分布透光槽碼盤均勻分布透光槽碼盤均勻分布透光槽碼盤 2 LED光源光源光源光源 3 狹縫狹縫狹縫狹縫 4 信號(hào)接收器信號(hào)接收器信號(hào)接收器信號(hào)接收器 1 5 信號(hào)接收器信號(hào)接收器信號(hào)接收器信號(hào)接收器 2 6 零位讀出光電元件零位讀出光電元件零位讀出光電元件零位讀出光電元件 7 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 8 零位標(biāo)記槽零位標(biāo)記槽零位標(biāo)記槽零位標(biāo)記槽 第6章數(shù)字式傳感器6.1.1 脈沖盤式編碼器脈沖盤式編碼器脈沖盤式編碼器脈沖盤式編碼器 辯向電路辯向電路辯向電路辯向電路 第6章數(shù)字式傳感器6.1.2 碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器 square6 碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器 square6 非接觸式特點(diǎn) ：體積小 壽命長 分辨率高 非接觸 square6 光電式編碼器的性價(jià)比最高 。（ 我國 23位） 接觸式編碼器 非接觸式編碼器 電磁式編碼器 光電式編碼器 第6章數(shù)字式傳感器6.1.2 碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器 圖圖圖圖 4 a））））接觸式 接觸式接觸式接觸式 b））））光電式 光電式光電式光電式 1 光源光源光源光源 2 透鏡透鏡透鏡透鏡 3 碼盤碼盤碼盤碼盤 4 狹縫狹縫狹縫狹縫 5 光電元件光電元件光電元件光電元件 6 電刷電刷電刷電刷 7 激勵(lì)軌道激勵(lì)軌道激勵(lì)軌道激勵(lì)軌道 第6章數(shù)字式傳感器6.1.2 碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器 光學(xué)碼盤光學(xué)碼盤光學(xué)碼盤光學(xué)碼盤 光學(xué)碼盤式傳感器是用光電方法把被測角位移轉(zhuǎn)換成以 數(shù)字代碼形式表示的電信號(hào)的轉(zhuǎn)換部件 。 圖圖圖圖5 光學(xué)碼盤式傳感器基本結(jié)構(gòu)圖光學(xué)碼盤式傳感器基本結(jié)構(gòu)圖光學(xué)碼盤式傳感器基本結(jié)構(gòu)圖光學(xué)碼盤式傳感器基本結(jié)構(gòu)圖 第6章數(shù)字式傳感器6.1.2 碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器 光學(xué)碼盤式的組成光學(xué)碼盤式的組成光學(xué)碼盤式的組成光學(xué)碼盤式的組成 由安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的編碼圓盤 （碼盤 ）、 窄縫 以及安裝在圓盤兩邊的光源和光敏元件等組成 。 第6章數(shù)字式傳感器6.1.2 碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器 碼盤與碼制碼盤與碼制碼盤與碼制碼盤與碼制 square6 編碼器碼盤按其所用碼制可分為 ： square6 二進(jìn)制碼 square6 循環(huán)碼等 第6章數(shù)字式傳感器6.1.2 碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器 圖圖圖圖 6 六位二進(jìn)制碼盤六位二進(jìn)制碼盤六位二進(jìn)制碼盤六位二進(jìn)制碼盤 第6章數(shù)字式傳感器6.1.2 碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器 二進(jìn)制碼盤的特點(diǎn)二進(jìn)制碼盤的特點(diǎn)二進(jìn)制碼盤的特點(diǎn)二進(jìn)制碼盤的特點(diǎn) square6 n位二進(jìn)制碼盤具有 2n種不同編碼 ，稱其容量為 2n square6 最小分辨力 1=3600 2n square6 最外圈角節(jié)距為 21 ； square6 二進(jìn)制碼為有權(quán)碼 。 1 1 1 2 n i i i C = = 第6章數(shù)字式傳感器6.1.2 碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器 二進(jìn)制碼盤的缺點(diǎn)二進(jìn)制碼盤的缺點(diǎn)二進(jìn)制碼盤的缺點(diǎn)二進(jìn)制碼盤的缺點(diǎn) square6 高分辨率的碼盤加工困難 易產(chǎn)生衍射 ； square6 刻劃誤差 （粗大誤差 ）。 第6章數(shù)字式傳感器6.1.2 碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器 消除粗大誤差的方法消除粗大誤差的方法消除粗大誤差的方法消除粗大誤差的方法 square6 第一種方法是采用雙電刷 ，此法在工藝上和電路上 都比較復(fù)雜 ，故很少采用 。 square6 第二種方法是采用循環(huán)碼代替二進(jìn)制碼 。 第6章數(shù)字式傳感器6.1.2 碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器 圖圖圖圖 7 六位循環(huán)碼碼盤六位循環(huán)碼碼盤六位循環(huán)碼碼盤六位循環(huán)碼碼盤 第6章數(shù)字式傳感器6.1.2 碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器 十進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制碼 循環(huán)碼 十進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制碼 循環(huán)碼 0 0000 0000 8 1000 1100 1 0001 0001 9 1001 1101 2 0010 0011 10 1010 1111 3 0011 0010 11 1011 1110 4 0100 0110 12 1100 1010 5 0101 0111 13 1101 1011 6 0110 0101 14 1110 1001 7 0111 0100 15 1111 1000 4位二進(jìn)制碼與循環(huán)碼對(duì)照表位二進(jìn)制碼與循環(huán)碼對(duì)照表位二進(jìn)制碼與循環(huán)碼對(duì)照表位二進(jìn)制碼與循環(huán)碼對(duì)照表 iiiiiinn CCRRCCRC === ++ 11 第6章數(shù)字式傳感器 循環(huán)碼碼盤的特點(diǎn)循環(huán)碼碼盤的特點(diǎn)循環(huán)碼碼盤的特點(diǎn)循環(huán)碼碼盤的特點(diǎn) square6 n位循環(huán)碼碼盤具有 2n種不同編碼 ，稱其容量為 2n square6 最小分辨力 1=3600 2n square6 最外圈角節(jié)距為 41 ； square6 循環(huán)碼為無權(quán)碼 ； square6 碼盤轉(zhuǎn)到相鄰區(qū)域時(shí) ，編碼中只有一位發(fā)生變化 ， 不會(huì)產(chǎn)生粗誤差 。 第6章數(shù)字式傳感器6.1.2 碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器 二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成循環(huán)碼二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成循環(huán)碼二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成循環(huán)碼二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成循環(huán)碼 圖圖圖圖8 (a) 并行變換電路并行變換電路并行變換電路并行變換電路(b)串行變換電路串行變換電路串行變換電路串行變換電路 第6章數(shù)字式傳感器6.1.2 碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器碼盤式編碼器 循環(huán)碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼的電路循環(huán)碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼的電路循環(huán)碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼的電路循環(huán)碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼的電路 圖圖圖圖9 (a) 并行變換電路并行變換電路并行變換電路并行變換電路(b)串行變換電路串行變換電路串行變換電路串行變換電路 第6章數(shù)字式傳感器應(yīng)用案例應(yīng)用案例應(yīng)用案例應(yīng)用案例 第6章數(shù)字式傳感器應(yīng)用案例應(yīng)用案例應(yīng)用案例應(yīng)用案例 圖 10 光學(xué)碼盤測角儀原理圖 第6章數(shù)字式傳感器當(dāng)量變換電路當(dāng)量變換電路當(dāng)量變換電路當(dāng)量變換電路 圖 11 當(dāng)量變換實(shí)例 第6章數(shù)字式傳感器當(dāng)量變換電路當(dāng)量變換電路當(dāng)量變換電路當(dāng)量變換電路 14360 / 2 360 /16384 0.0219726= =o o o 0.0219726 1.318359=o 0.318359=19.1015625 142 16384= 0.1015625=13/128 第6章數(shù)字式傳感器應(yīng)用案例應(yīng)用案例應(yīng)用案例應(yīng)用案例 第6章數(shù)字式傳感器應(yīng)用案例應(yīng)用案例應(yīng)用案例應(yīng)用案例 第6章數(shù)字式傳感器小結(jié)小結(jié)小結(jié)小結(jié) square6 編碼器分類 square6 脈沖盤式編碼器 square6 工作原理 square6 辯向電路 square6 碼盤式編碼器 square6 二進(jìn)制和循環(huán)碼碼盤 square6 轉(zhuǎn)換規(guī)則及電路 square6 應(yīng)用案例 當(dāng)量變換電路 square6 今日作業(yè) 6-1 6-2