光電編碼器能將角位移或線位移信息經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換變成數(shù)字.ppt

光電編碼器能將角位移或線位移信息經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量，具有分辨率高，可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。光電編碼器可分為增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器。 一增量式編碼器 1原理,上一節(jié),增量式編碼器的原理是光柵的莫爾條紋。形成莫爾條紋必須由兩塊柵距相等的光柵組成（w1=w2），如圖3.3.21所示。,2結(jié)構(gòu) 1）光源,3.3.2 光電編碼器,光源一般采用近紅外發(fā)光二極管，此類LED動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，使用壽命長(zhǎng)，發(fā)光峰值波長(zhǎng)為0.94，與所使用的光電信息轉(zhuǎn)換器件峰值波長(zhǎng)相近，外形尺寸為直徑2mm，長(zhǎng)度5mm，和環(huán)氧樹脂透鏡封裝在一起。,主光柵盤安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，與被測(cè)軸連接作同步轉(zhuǎn)動(dòng)，指示光柵一般不使用整塊光柵盤，而是使用光柵的一角，但柵距與主光柵相同。,2）光柵盤,3）光電信息轉(zhuǎn)換器件,4）機(jī)械結(jié)構(gòu),光電信息轉(zhuǎn)換器件，也叫光電接收器，一般使用光敏二極管或光敏三極管，與LED的峰值波長(zhǎng)匹配。實(shí)用上一般使用一對(duì)光電接收器，放置間距調(diào)整到莫爾條紋間距的四分之一，這樣兩光電接收器輸出的信號(hào)相位差正好是900。,安裝光柵盤的 轉(zhuǎn)軸通過滾珠軸承與機(jī)械外殼連接，外殼由金屬封閉，以防電磁場(chǎng)的干擾，實(shí)際應(yīng)用時(shí)固定編碼器外殼，轉(zhuǎn)動(dòng)軸與被測(cè)軸連接即可。,3增量式編碼器的應(yīng)用 1）精確測(cè)量角度和角位移； 2）精確測(cè)量轉(zhuǎn)速； 3）測(cè)量線速度，由測(cè)量轉(zhuǎn)速間接求得； 4）測(cè)量線性位移，由測(cè)量角位移間接求得。,4信號(hào)處理電路 信號(hào)處理電路框圖如圖3.3.22所示。,當(dāng)光柵盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電接收器輸出近似的正弦信號(hào)，經(jīng)放大后由施密特比較器進(jìn)行整形。辨向電路如圖3.3.23所示。如編碼器正轉(zhuǎn)，則 V1的相位超前900，V0輸出為“1”，控制可逆計(jì)數(shù)器做加法計(jì)數(shù)，反之則V2的相位超前900 ，V0輸出為“0”， 控制可逆計(jì)數(shù)器做減法計(jì)數(shù)。,3.3.2 光電編碼器,二絕對(duì)式編碼器 1原理 將光學(xué)碼盤進(jìn)行絕對(duì)式編碼，用透光和不透光表示二進(jìn)制代碼的“1”和“0”，編碼方式按二進(jìn)制碼或循環(huán)碼等規(guī)律進(jìn)行。 2二進(jìn)制編碼方式 將碼盤加工成數(shù)個(gè)碼道，每個(gè)碼道有黑白分明的碼字組成，外層碼道代表二進(jìn)制的最低位，最里面的碼道代表二進(jìn)制的最高位，碼字的排列按二進(jìn)制規(guī)律進(jìn)行，圖3.3.24為一個(gè)由五個(gè)碼道組成的二進(jìn)制碼盤，圖3.3.25是編碼表及展開圖。二進(jìn)制碼盤的碼道數(shù)n和碼道編碼容量M之間關(guān)系為： M2 n 角度分辨率與碼道數(shù)n間的關(guān)系為 360 o/M360 o/2 n 對(duì)應(yīng)于五個(gè)碼道，360/M360/2 511.25 o 。對(duì)于21個(gè)碼道，0。68”。,3.3.2 光電編碼器,3循環(huán)碼編碼方式 循環(huán)碼編碼的形式有格雷碼，周期碼，反射碼等。循環(huán)碼盤的特點(diǎn)是相鄰的兩組數(shù)碼之間只有一位是變化的。因此，即使制作和安裝不準(zhǔn)，產(chǎn)生的誤差最多也不會(huì)超過讀數(shù)的最低位的單位量。任何一位產(chǎn)生延遲或提前進(jìn)位，產(chǎn)生的誤差也只能是“1”。 圖3.3.26是一種典型的格雷碼圖案，有五個(gè)碼道構(gòu)成，圖3.3.27是相應(yīng)的編碼表和展開圖，其中黑線代表“0”，白線代表“1”。,循環(huán)碼的另一個(gè)特點(diǎn)是最外層的碼字寬比二進(jìn)制的大一倍，這對(duì)減少多碼道的碼盤直徑、光源和光電轉(zhuǎn)換器件的安裝調(diào)整都帶來方便。循環(huán)碼的缺點(diǎn)是沒有固定的權(quán)，故很難閱讀和計(jì)算，實(shí)際應(yīng)用時(shí)需將循環(huán)碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。 從表3.3.21可以看出，高位二種碼的取值相同，用C表示二進(jìn)制，R表示循環(huán)碼，i表示碼道數(shù)，I1，代表最里層（高位）的碼道。,4絕對(duì)式編碼器的結(jié)構(gòu) 絕對(duì)式編碼器由光源、碼盤、光電信息轉(zhuǎn)換器件、電路和機(jī)械結(jié)構(gòu)組成。 在基體上形成透明和不透明碼區(qū)的循環(huán)碼盤，其制成方法是利用一個(gè)精密設(shè)計(jì)制造的母碼盤，通過光刻方法復(fù)制生產(chǎn)出使用的碼盤，碼盤的制造精度直接影響編碼器的輸出精度。 絕對(duì)式編碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.3.28所示。,3.3.2 光電編碼器,5絕對(duì)式編碼器的特點(diǎn) 1）能反映被測(cè)值（角度，位移等）的絕對(duì)值，也能測(cè)出變化量的相對(duì)值（讀出初始值和終值），不怕掉電。 2）如測(cè)量值大于360度，則需要用二個(gè)碼盤，由齒輪精確傳動(dòng)，使大碼盤轉(zhuǎn)一周，小碼盤轉(zhuǎn)一個(gè)單位（1位）。這樣，只要讀出大碼盤和小碼盤的值，就可測(cè)出較大