4[1].2_光电码盘

4.2光电码盘数字式传感器:把输入量转换成数字量输出优点：测量精度和分辨力高，抗干扰能力强，能避免在读标尺和曲线图时产生的人为误差，便于用计算机处理。角度数字编码器（码盘）或直线位移编码器（码尺）原理分类：电触式、电容式、感应式和光电式等类型：绝对是编码器和增量式编码器4.2光电码盘4.2.1工作原理4.2.2码盘和码制4.2.3二进制码与循环码的转换4.2.4应用4.2.2码盘和码制6位二进制码盘根据码盘起始和终止位置就可确定转角，与转动中间过程无关。二进制码盘主要特点：（1）n位(n个码道)的二进制码盘具有2n种不同编码，称其容量为2n，其最小分辨力θ1＝3600／2n，它的最外圈角节距为2θ1；（2）二进制码为有权码，编码Cn,Cn-1，…，C1对应于由零位算起的转角为：（3）码盘转动中，CK变化时，所有Cj(jK)应同时变化。1112iniiC绝对式接触式编码器演示4个电刷4位二进制码盘+5V输入公共码道最小分辨角度为α=360°/2n绝对式光电编码器a）光电码盘的平面结构（8码道）b）光电码盘与光源、光敏元件的对应关系（4码道）高位低位二进制码盘的粗大误差及消除要求各个码道刻划精确，彼此对准，这给码盘制作造成很大困难。由于微小的制作误差，只要有—个码道提前或延后改变，就可能造成输出的粗大误差。消除粗大误差方法：双读数头法，循环码代替二进制码双读数头的缺点是读数头的个数增加了一倍。当编码器位数很多时，光电元件安装位置也有困难。(a)四位二进制码盘展开图(b)采用双读数头消除粗大误差的示意图(1)n位循环码码盘具有2n种不同编码；(2)循环码码盘具有轴对称性，其最高位相反，其余各位相同；(3)循环码为无权码；(4)循环码码盘转到相邻区域时，编码中只有一位发生变化，不会产生粗误差。六位的循环码码盘4.2.3二进制码与循环码的转换iiiiiinnCCRRCCRC114位二进制码与循环码的对照表补：增量式编码器转轴盘码及狭缝光敏元件光栏板及辨向用的A、B狭缝LEDABC零位标志ABC增量式光电编码器的分辨力及分辨率1.分辨力及分辨率增量式光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，而这与码盘圆周上的狭缝条纹数n有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：36011-3n111-4n分辨率2.输出波形为了判断码盘旋转的方向，在上图的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，有时又称为sin、cos元件。辨向信号和零标志光电编码器的光栏板上有A组与B组两组狭缝，彼此错开1/4节距，两组狭缝相对应的光敏元件所产生的信号A、B彼此相差90相位，用于辩向。当编码正转时，A信号超前B信号90；当码盘反转时，B信号超前A信号90。(请画出反转时信号B的波形）在上一页图的码盘里圈，还有一根狭缝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。4.2.4应用光学码盘测角仪的原理图1－光源2－大孔径非球面聚光镜3－码盘4－狭缝5－光电元件脉冲当量变换编码器的分辨力所代表的角度不是整齐的数，显示器总是希望以度、分、秒来表示，为此需要使用脉冲当量变换电路。角编码器的应用角编码器除了能直接测量角位移或间接测量直线位移外，可用于数字测速、工位编码、伺服电机控制等。M法测速（适合于高转速场合）T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）m1例题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）r/min=768r/minm1T法测速（适合于低转速场合）时钟脉冲fc编码器输出脉冲m2···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）T法测速举例时钟脉冲fc编码器输出脉冲m2···n=60fc/（Nm2）=60*1000000/（1024*3000）=19.53r/min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：编码器在定位加工中的应用1—绝对式编码器2—电动机3—转轴4—转盘5—工件6—刀具设该增量式光电编码器的参数为1024p/r，大、小皮带轮的传动比为5，若希望当加工好元件1后紧接着加工元件8，则电动机转动了多少分之几圈？应等待编码器给出多少脉冲数时，电动机停转？编码器在数控加工中心的刀库选刀控制中的应用旋转刀库被加工工件刀具角编码器的输出为当前刀具号角编码器与旋转刀库连接