光電式傳感器-光電編碼器-課件

光電式傳感器——光電編碼器上節(jié)課內(nèi)容：光電式傳感器：發(fā)光原件：光電原件：發(fā)光二極管等光電二極管，光電三極管，光敏電阻等光電傳感器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的一種器件。其工作原理基于光電效應(yīng)。2光電編碼器光電編碼器：是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量或轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。信號性質(zhì)增量式編碼器絕對式編碼器電信號二進(jìn)制編碼脈沖345增量式編碼器絕對式編碼器各類光電式編碼器異同點(diǎn)6l－均勻分布透光槽的編碼盤2－LED光源3－光欄板上狹縫4－sin信號接收器5－cos信號接收器6－零位讀出光電元件7－轉(zhuǎn)軸8－零位標(biāo)記槽每產(chǎn)生一個(gè)輸出脈沖信號就對應(yīng)于一個(gè)增量位移，它能夠產(chǎn)生與位移增量等值的脈沖信號。

它是相對于某個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的相對位置增量，不能夠直接檢測出軸的絕對位置信息。

光欄板上的兩個(gè)狹縫距離是碼盤上的兩個(gè)狹縫距離的（m+1/4）倍，m為正整數(shù)，并設(shè)置了兩組光敏元件A、B，又稱為sin、cos元件。增量式光電編碼器7增量式光電編碼器8大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)9＝360°／條紋數(shù)＝360°／1024＝0.352°

輸出信號為一串脈沖，每一個(gè)脈沖對應(yīng)一個(gè)分辨角，對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)N，就是對的累加，即，角位移＝N如：＝0.352，脈沖N＝1000，

則：＝0.352×1000＝352增量式光電編碼器分辨角1090ABAB

光敏元件所產(chǎn)生的信號A、B彼此相差90相位，用于辨向。當(dāng)碼盤正轉(zhuǎn)時(shí)，A信號超前B信號90；當(dāng)碼盤反轉(zhuǎn)時(shí)，B信號超前A信號90。增量式光電編碼器辨向11

一轉(zhuǎn)（360）CC

在碼盤里圈，還有一條狹縫C，每轉(zhuǎn)能產(chǎn)生一個(gè)脈沖，該脈沖信號又稱“一轉(zhuǎn)信號”或零標(biāo)志脈沖，作為測量的起始基準(zhǔn)。增量式光電編碼器零標(biāo)志（一轉(zhuǎn)脈沖）12絕對式編碼器按照角度直接進(jìn)行編碼，直接用數(shù)字代碼表示。絕對式光電編碼器絕對式光電編碼器的編碼盤由透明及不透明區(qū)組成，編碼盤上碼道的條數(shù)就是數(shù)碼的位數(shù)。這種編碼器的特點(diǎn)不是要計(jì)數(shù)器，而是在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個(gè)固定的與位置相對應(yīng)的數(shù)字碼。131－光源；2－透鏡；3－編碼盤；4－狹縫；5－光電元件絕對式光電編碼器14導(dǎo)電為“1”，非導(dǎo)電為“0”絕對式光電編碼器158位=25610位=102421位=2097152顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個(gè)具有?N?位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N?條碼道。絕對式光電編碼器分辨率單圈多圈16絕對式光電編碼器17在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用位置反饋xx＝t/360×

通過測量滾珠絲杠的角位移，間接獲得工作臺的直線位移x，構(gòu)成位置半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。t為絲杠轉(zhuǎn)動一整圈，工作臺的位移絕對式光電編碼器18數(shù)控機(jī)床位置檢測裝置的分類絕對式光電編碼器19在伺服電機(jī)中的應(yīng)用應(yīng)用方面：轉(zhuǎn)子磁極位置測量角位移測量轉(zhuǎn)速測量伺服電機(jī)編碼器絕對式光電編碼器20轉(zhuǎn)速測量光電編碼器轉(zhuǎn)速測量動畫演示絕對式光電編碼器21M法測速（適合于高轉(zhuǎn)速場合）

m1T

有一增量式光電編碼器，其參數(shù)為1024p/r，在5s時(shí)間內(nèi)測得65536個(gè)脈沖，則轉(zhuǎn)速（r/min)為：n=60×65536/（1024×5）=768r/min

編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生N個(gè)脈沖，在T

時(shí)間段內(nèi)有m1

個(gè)脈沖產(chǎn)生，則轉(zhuǎn)速（r/min)為:n=60m1/（NT）轉(zhuǎn)速測量絕對式光電編碼器22T法測速（適合于低轉(zhuǎn)速場合）

編碼器輸出脈沖時(shí)鐘脈沖fc

m2

編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生N

個(gè)脈沖，用已知頻率fc作為時(shí)鐘，填充到編碼器輸出的兩個(gè)相鄰脈沖之間的脈沖數(shù)為m2，則轉(zhuǎn)速(r/min)為：

n=60fc/（Nm2）

有一增量式光電編碼器，其參數(shù)為1024p/r，測得兩個(gè)相鄰脈沖之間的脈沖數(shù)為3000，時(shí)鐘頻率fc為1MHz

，則轉(zhuǎn)速（r/min)為：n=60fc/（Nm2）=60×106/（1024×3000）=19.53r/min轉(zhuǎn)速測量絕對式光電編碼器23轉(zhuǎn)速應(yīng)用舉例24小結(jié)增量式光電編碼器優(yōu)點(diǎn)：原理構(gòu)造簡單、易于實(shí)現(xiàn)；機(jī)械平均壽命長，可達(dá)到幾萬小時(shí)以上；分辨率高；抗干擾能力較強(qiáng)，信號傳輸距離較長，可靠性較高。缺點(diǎn)：它無法直接讀出轉(zhuǎn)動軸的絕對位置信息。主要用于測速絕