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1、 光 电 编 码 器光电式传感器2023/1/11光电式传感器：发光原件：光电原件：发光二极管等光电二极管，光电三极管，光敏电阻等光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应。2023/1/12光电编码器：是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量或转动角度转换成 脉冲 或 数字量 的传感器。信号性质 增量式编码器 绝对式编码器电信号电信号二进制编码二进制编码脉冲脉冲2023/1/13拉线式编码器主轴编码器主轴编码器多圈编码器轴式编码器套式编码器2023/1/142023/1/15增量式增量式编码器编码器绝对式绝对式编码器编码器2023/1/16l均匀分布透光槽的编码盘
2、2LED光源3光栏板上狭缝4sin信号接收器5cos信号接收器6零位读出光电元件7转轴8零位标记槽 每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，它能够产生与位移增量等值的脉冲信号。它是相对于某个基准点的相对位置增量，不能够直接检测出轴的绝对位置信息。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，又称为sin、cos元件。2023/1/172023/1/18 360条纹数条纹数 3601024 0.352 输输出出信信号号为为一一串串脉脉冲冲，每每一一个个脉脉冲冲对对应应一一个个分分辨辨角角，对对脉脉冲冲进进行行计计数数N，就就是是对对
3、 的累加，即，角位移的累加，即，角位移 N 如：如：0.352，脉冲，脉冲N1000，则：则：0.352 1000 352 2023/1/1990 ABAB 光光敏敏元元件件所所产产生生的的信信号号A、B彼彼此此相相差差90 相相位位，用用于于辨辨向向。当当码码盘盘正正转转时时，A信信号号超超前前B信信号号90；当当码码盘盘反反转转时时，B信信号号超超前前A信信号号90。2023/1/110 一转（360）CC 在在码码盘盘里里圈圈，还还有有一一条条狭狭缝缝C，每每转转能能产产生生一一个个脉脉冲冲，该该脉脉冲冲信信号号又又称称“一一转转信信号号”或或零零标标志志脉脉冲冲，作为测量的起始基准。作
4、为测量的起始基准。2023/1/111绝对式编码器按照角度直接进行编码，直接用数字代码表示。绝对式光电编码器的编码盘由透明及不透明区组成，编码盘上码道的条数就是数码的位数。这种编码器的特点不是要计数器，而是在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。2023/1/1121光源；光源；2透镜；透镜；3编码盘；编码盘；4狭缝；狭缝；5光电元件光电元件2023/1/1132023/1/114导电为导电为“1”，非导电为，非导电为“0”DB二进二进制制R格雷码格雷码DB二进二进制制R格雷格雷码码012345670000000100100011010001010110011100000001
5、0011001001100111010101008910111213141510001001101010111100110111101111110011011111111010101011100110002023/1/1158位=25610位=102421位=2097152显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有N位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。分辨率单圈多圈2023/1/1162023/1/117在数控机床中的应用位置反馈位置反馈 xxt/360 通通过过测测量量滚滚珠珠丝丝杠杠的的角角位位移移，间间接接获获得得工工作作台台的的直直线线位位移移x，构构成成位位置置半半闭闭环环
6、伺伺服服系统。系统。t为丝杠转动一整圈，工作台的位移2023/1/118类型型数字式数字式模模拟式式增量式绝对式增量式绝对式回转型增量式光电脉冲编码器、圆光栅绝对式光电脉冲编码器旋转变压器、圆形感应同步器、圆形磁尺多级旋转变压器、三速圆形感应同步器直线型计量光栅、激光干涉光栅多通道投射光栅直线型感应同步光栅三速直线型感应同步器、绝对值式磁尺数控机床位置检测装置的分类2023/1/119在伺服电机中的应用在伺服电机中的应用应用方面：应用方面：转子磁极位置测量转子磁极位置测量角位移测量角位移测量转速测量转速测量伺服电机伺服电机编码器编码器2023/1/120转速测量转速测量光电编码器转速测量动画演
7、示光电编码器转速测量动画演示2023/1/121MM法测速（适合于高转速场合）法测速（适合于高转速场合）m1T 有有一一增增量量式式光光电电编编码码器器，其其参参数数为为1024p/r，在在5s时间内测得时间内测得65536个脉冲，则转速（个脉冲，则转速（r/min)为为 ：n=60 65536/（1024 5）=768 r/min 编编码码器器每每转转产产生生 N 个个脉脉冲冲，在在T 时时间间段段内内有有 m1 个个脉脉冲冲产产生生，则则转速（转速（r/min)为为:n=60m1/（NT）转速测量转速测量2023/1/122T T法测速（适合于低转速场合）法测速（适合于低转速场合）编码器输
8、编码器输出脉冲出脉冲时钟脉冲时钟脉冲fc m2 编编码码器器每每转转产产生生 N 个个脉脉冲冲，用用已已知知频频率率fc作作为为时时钟钟，填填充充到到编编码码器器输输出出的的两两个个相相邻邻脉脉冲冲之之间间的的脉脉冲冲数数为为m2，则则转速转速(r/min)为：为：n=60fc/（Nm2）有有一一增增量量式式光光电电编编码码器器，其其参参数数为为1024p/r，测测得得两两个个相相邻邻脉脉冲冲之之间间的的脉脉冲冲数数为为3000，时时钟钟频频率率fc为为1MHz ，则转速（，则转速（r/min)为为 ：n=60fc/（Nm2）=60106/（10243000）=19.53 r/min转速测量转速测量2023/1/123转速应用举例2023/1/124增量式光电编码器优点：原理构造简单、易于实现；机械平均寿命长，可达到几万小时以上；分辨率高；抗干扰能力较强，信号传输距离较长，可靠性较高。缺点：它无法直接读出转动轴的绝对位置信息。主要用于测速绝对式光电编码器优点：可以直接读出角度坐标的绝对值；没有累积误差；电源切除后位置信息不会丢失；编码器的精度取决于位数；最高运转速度比增量式光电编码器高。缺点：结构复杂，价格高，光源寿命短等。主要用于角度控制、定位、测长。2023/1/125预习 光栅位移传感器 内容光栅位移传感器 2023/1/1262023/1/127