光電碼盤實(shí)用PPT課件PPT課件

1、4.2 光電碼盤工作原理碼盤和碼制二進(jìn)制碼與循環(huán)碼的轉(zhuǎn)換應(yīng) 用第1頁/共21頁碼盤和碼制6位二進(jìn)制碼盤根據(jù)碼盤起始和終止位置就可確定轉(zhuǎn)角，與轉(zhuǎn)動(dòng)中間過程無關(guān)。 第2頁/共21頁二進(jìn)制碼盤主要特點(diǎn)： （1）n位(n個(gè)碼道)的二進(jìn)制碼盤具有2n種不同編碼，稱其容量為2n， 其最小分辨力136002n，它的最外圈角節(jié)距為21；（2）二進(jìn)制碼為有權(quán)碼，編碼Cn,Cn-1，C1對應(yīng)于由零位算起的轉(zhuǎn)角為：（3）碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)中，CK變化時(shí)，所有Cj(jK)應(yīng)同時(shí)變化。1112iniiC第3頁/共21頁絕對式接觸式編碼器演示4個(gè)電刷 4 4位二進(jìn)制碼盤 +5V +5V輸入 公共碼道 最小分辨角度為 =360/2n

2、 第4頁/共21頁絕對式光電編碼器絕對式光電編碼器 a）光電碼盤的平面結(jié)構(gòu)（8碼道） b）光電碼盤與光源、光敏元件的對應(yīng)關(guān)系（4碼道） 高位低位第5頁/共21頁二進(jìn)制碼盤的粗大誤差及消除 要求各個(gè)碼道刻劃精確，彼此對準(zhǔn)，這給碼盤制作造成很大困難。由于微小的制作誤差，只要有個(gè)碼道提前或延后改變，就可能造成輸出的粗大誤差。 消除粗大誤差方法：雙讀數(shù)頭法，循環(huán)碼代替二進(jìn)制碼雙讀數(shù)頭的缺點(diǎn)是讀數(shù)頭的個(gè)數(shù)增加了一倍。當(dāng)編碼器位數(shù)很多時(shí)，光電元件安裝位置也有困難。 第6頁/共21頁(a) 四位二進(jìn)制碼盤展開圖 (b) 采用雙讀數(shù)頭消除粗大誤差的示意圖 第7頁/共21頁(1)n位循環(huán)碼碼盤具有2n種不同編碼

3、；(2)循環(huán)碼碼盤具有軸對稱性，其最高位相反，其余各位相同；(3)循環(huán)碼為無權(quán)碼；(4)循環(huán)碼碼盤轉(zhuǎn)到相鄰區(qū)域時(shí)，編碼中只有一位發(fā)生變化， 不會產(chǎn)生粗誤差。 第8頁/共21頁二進(jìn)制碼與循環(huán)碼的轉(zhuǎn)換iiiiiinnCCRRCCRC114位二進(jìn)制碼與循環(huán)碼的對照表第9頁/共21頁補(bǔ)：增量式編碼器轉(zhuǎn)軸盤碼及狹縫光敏元件光欄板及辨向用的A、B狹縫LEDABC零位標(biāo)志ABC第10頁/共21頁增量式光電編碼器的分辨力及分辨率增量式光電編碼器的分辨力及分辨率1.分辨力及分辨率 增量式光電編碼器的測量精度取決于它所能分辨的最小角度，而這與碼盤圓周上的狹縫條紋數(shù)n 有關(guān)，即最小能分辨的角 度及分辨率為： 360

4、 11-3n1 11-4n分辨率2.輸出波形 為了判斷碼盤旋轉(zhuǎn)的方向，在上圖的光欄板上的兩個(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，有時(shí)又稱為sin、cos元件。第11頁/共21頁辨向信號和零標(biāo)志 光電編碼器的光欄板上有A組與B組兩組狹縫，彼此錯(cuò)開1/4節(jié)距，兩組狹縫相對應(yīng)的光敏元件所產(chǎn)生的信號A、 B彼此相差90 相位，用于辯向。當(dāng)編碼正轉(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 。(請畫出反轉(zhuǎn)時(shí)信號B的波形） 在上一頁圖的碼盤里圈，還有一根狹縫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

5、的起始基準(zhǔn)。第12頁/共21頁應(yīng)用 光學(xué)碼盤測角儀的原理圖1光源 2大孔徑非球面聚光鏡 3碼盤 4狹縫 5光電元件第13頁/共21頁脈沖當(dāng)量變換 編碼器的分辨力所代表的角度不是整齊的數(shù)，顯示器總是希望以度、分、秒來表示，為此需要使用脈沖當(dāng)量變換電路。 第14頁/共21頁角編碼器的應(yīng)用角編碼器的應(yīng)用 角編碼器除了能直接測量角位移或間接測量直線位移外，可用于數(shù)字測速、工位編碼、伺服電機(jī)控制等。 T 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） m1第15頁/共21頁例題例題T 有一增量式光電編碼器，其參數(shù)為1024p/r， 在

6、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） r/min = 768 r/min m1第16頁/共21頁T法測速（適合于低轉(zhuǎn)速場合）法測速（適合于低轉(zhuǎn)速場合）時(shí)鐘脈沖fc 編碼器輸出脈沖 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 ） 第17頁/共21頁T法測速舉例法測速舉例時(shí)鐘脈沖fc 編碼器輸出脈沖 m2 n = 60fc /（Nm2 ） = 60*1000000/（1024*3000） =19.53 r/min 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 ：第18頁/共21頁編碼器在定位編碼器在定位加工中的加工中的應(yīng)用應(yīng)用1 1絕對式編碼器 2電動(dòng)機(jī) 3轉(zhuǎn)軸 4轉(zhuǎn)盤 5工件 6刀具 設(shè)該增量式光電編碼器的參數(shù)為1024 1024 p/rp/r，大、小皮帶輪的傳動(dòng)比為5 5，若希望當(dāng)加工好元件1 1后緊接著加工元件8 8，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)了多少分之幾圈？應(yīng)等待編碼器給出多少脈沖數(shù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)？第19頁/共